俄羅斯科學家開發抗脫層的混合碳纖維

如果不使用碳纖維增強塑料，很難想象當今航空，航天，汽車工業的發展。 這些復合材料由于其獨特的性能而被廣泛使用。 實際上，該材料在抗裂性方面不如其他復合材料。 南烏拉爾國立大學的一位科學家與比利時同事一起展示了一種抗裂材料。 這項研究代表了解決產生抗裂偽塑料復合材料問題的最新一步。 關于這項研究的文章發表在最著名的期刊之一"Composite Structures"（Scopus Q1）上。  耐用復合材料的裂縫  碳纖維復合材料已經使用了數十年。 它們在航空航天領域的使用非常受歡迎。 在這些領域，輕質但仍具有足夠強度的材料受到重視。碳纖維材料滿足了這一要求：它們具有耐高溫，耐腐蝕，堅固，剛性好。 但是，它們比別的材料具有更低的抗裂性，如玻璃纖維。 如果嘗試對這種材料制成的結構施加超出其承受力的力，則該結構幾乎會立即坍塌。因此，對于研究復合材料的科學家來說，檢查每種材料的過載能力并確定其抗裂性具有重要意義。   南烏拉爾國立大學（SUSU）Sergey Sapozhnikov教授對新型碳復合材料進行了相應的研究。 這種獨特的混合材料是在超高模量和高強度碳纖維的基礎上設計的。 到目前為止，他們之間還沒有統一的意見，，科學文獻中也還沒有涉及這種混合動力的裂紋發展的臨界能量的主題。   這項工作是與比利時魯汶天主教大學的同事一起實施的。Sergey Sapozhnikov根據他的理論發展，用最優質的日本零件制成了一種新型碳復合材料。 在第一階段，科學家模擬了一種情況，復合材料的每個樣品都有人造裂縫。為此，在創建復合材料時，將一塊薄鋁箔放在里面。 然后將此“裂紋”繼續到所需的長度，將樣品楔入。 通過測試，確定了材料的橫向剪切裂紋抗性。 掃描電子顯微鏡和微型計算機X射線斷層掃描被用來證明由于各種復合材料制成的接觸表面的粘結作用而檢測到的強烈的抗裂性。   “裂紋的發展在實踐中是不可取的，因為如果裂紋達到臨界長度，完整的結構就會被破壞。在這種情況下，當裂紋出現并發展時，外部變形可能是不可見的。我們進行的測試是必要的，以便將來在可能會出現裂紋的碳纖維結構元件上使用。我們的研究為從所研究的材料中制備具有很高抗剪切裂紋的假塑性復合材料提供了依據。這些材料昂貴、輕便、耐用，而且對應力集中器幾乎不敏感。”-Sergey Sapozhnikov說。  未來研究基金會  橫向剪切斷裂韌性不直接包含在設計計算中。 因此，教授解釋說，該研究沒有直接的實際應用。 但是，科學家團隊將這項工作稱為基本工作，這為用已知的且相對容易獲得的，沒有單獨擁有這種特性的組件生產具有獨特特性的現代材料提供了絕佳的機會。由上述小組的科學家撰寫的有關新型偽塑料碳纖維特性的文章目前正在印刷中。同樣，以前檢查過單載荷下混合復合材料性能的專家打算研究這種材料在周期性載荷下的性能。 換句話說，該主題將在聚合物復合材料的疲勞強度研究中發展。   此外，Sapozhnikov教授以及來自魯汶的同事正計劃參加歐洲復合材料會議和展覽。該團隊將提交有關現代材料（偽塑料碳纖維及其特性）的三份報告。   材料科學領域的多學科研究是南烏拉爾國立大學科學與學術活動與數字產業和生態發展的三大戰略方向之一。   南烏拉爾國立大學（SUSU）是“ 5-100”項目的參與者，該項目旨在提高俄羅斯的大學在世界領先的研究和學術中心中的競爭力。

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