碳纳米管的航空航天方面应用——代替聚合物施胶

材料人注： 萨里高级技术研究所（ATI），布里斯托尔大学创新与科学高级复合中心（ACCIS）和庞巴迪公司的研究人员合作开发了一种碳纳米管，以取代传统的聚合物施胶。他们通过利用金属中间层，在碳纤维上化学气相沉积生长碳纳米管。这种新材料生产的增强聚合物具有更强的电导率和热导率，开辟了新型功能化的可能性。

碳纤维为运动用品如自行车和网球拍增加了轻量级的强度，我们都见证了它的使用量的增长。现在，碳纤维增强聚合物（CFRP）的应用在航空航天工业中不再那么受欢迎。

我们中许多人可能没有理解CFRP这种被称为“聚合物施胶”的东西。这是涂覆在碳纤维表面上的涂层，以使它们更容易处理并改善纤维和它们被嵌入的聚合物基质之间的粘附性。

现在，萨里大学高级技术研究所（ATI），布里斯托尔大学创新与科学高级复合中心（ACCIS）和航天航空公司庞巴迪公司的研究人员合作开发了一种碳纳米管，以取代聚合物施胶。用这种新材料生产的增强聚合物具有更强的电和热导率，开辟了新型功能化的可能性。英国的研究人员可以将传感器和能量采集器等小工具直接嵌入材料中。

在 Scientific Reports杂志中描述的研究中，研究人员能够用化学气相沉积（CVD）工艺，在碳纤维上生长碳纳米管（CNT）。

ATI主任，同时也是萨里大学纳米电子中心（NEC）主任Ravi Silva教授告诉IEEE Spectrum：我们通过利用金属中间层，在碳纤维上化学气相沉积生长碳纳米管解决了目前的挑战，这项工作已经在我们小组的先前的工作中示出，目的是最小化对下面层基板的降解......低温光热CVD （PT-CVD）生长工艺非常适合在温度敏感基板上进行大面积，高质量的碳纳米管生长。这意味着基底在CNT的生长中不被降解。

虽然这项工作不代表碳纳米管第一次被纳入聚合物复合材料，但这项工作确实据说是第一次取代了聚合物施胶。

Silva指出，即使没有聚合物施胶层，纳米管也改善了碳纤维织物的机械完整性。值得注意的是，他说，没有固有尺寸的碳纤维难以操作，使得将它们并入复合材料的过程非常困难。Silva还指出，纳米管在碳纤维聚合物中的并入不会导致高空隙率，因此保持了片材的机械完整性。此外，碳纳米管改性的纤维复合材料可以具有电子小配件嵌入到其结构或具有自我修复能力。

在这项研究中，对共同保护知识产权的合作者说，他们面临的下一个挑战是使用滚动式系统扩大生产技术。

Silva补充说：“我们考虑到CNT复合材料应用的增长优化，技术规模的扩大和各种应用的优化，我们正在寻求在许多不同领域中推进该技术，并乐意与合作伙伴在商定的研究领域开展合作。

原文链接：Carbon Nanotubes Make Aerospace Composites Conductive

文献链接：Multi-Functional Carbon Fibre Composites using Carbon Nanotubes as an Alternative to Polymer Sizing

本文由编辑部丁菲菲提供素材，豆慧敏编译。

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