חומרים מרוכבים מטריצת שרף מחוזקים בסיבי פחמן מציגים חוזק ונוקשות ספציפיים טובים יותר מאשר מתכות, אך הם מועדים לכישלון עייפות.שווי השוק של חומרים מרוכבים מטריצת שרף מחוזקים בסיבי פחמן עשוי להגיע ל-31 מיליארד דולר בשנת 2024, אך העלות של מערכת ניטור בריאות מבנית לאיתור נזקי עייפות יכולה להגיע ל-5.5 מיליארד דולר.
כדי לטפל בבעיה זו, חוקרים בוחנים ננו-תוספים ופולימרים המרפאים את עצמם כדי לעצור את התפשטות הסדקים בחומרים.בדצמבר 2021, חוקרים במכון הפוליטכני רנסלר באוניברסיטת וושינגטון ובאוניברסיטת בייג'ינג לטכנולוגיה כימית הציעו חומר מרוכב עם מטריצת פולימר דמוי זכוכית שיכול להפוך את נזקי העייפות.המטריצה של הקומפוזיט מורכבת משרף אפוקסי קונבנציונלי ושרף אפוקסי מיוחד הנקרא ויטרימרים.בהשוואה לשרף אפוקסי רגיל, ההבדל העיקרי בין חומר זיגוג הוא שכאשר הוא מחומם מעל הטמפרטורה הקריטית, מתרחשת תגובה צולבת הפיכה, ויש לו את היכולת לתקן את עצמו.
גם לאחר 100,000 מחזורי נזק, עייפות בחומרים מרוכבים יכולה להתהפך על ידי חימום תקופתי לזמן קצת מעל 80 מעלות צלזיוס.בנוסף, ניצול התכונות של חומרי פחמן להתחממות בעת חשיפה לשדות אלקטרומגנטיים RF יכול להחליף את השימוש בתנורי חימום קונבנציונליים לתיקון סלקטיבי של רכיבים.גישה זו מתייחסת לאופי ה"בלתי הפיך" של נזקי עייפות ויכולה להפוך או לעכב נזק שנגרם מעייפות מורכבת כמעט ללא הגבלת זמן, להאריך את חיי החומרים המבניים ולהפחית את עלויות התחזוקה והתפעול.
סיבי פחמן/סיליקון קרביד יכולים לעמוד בטמפרטורה של 3500 מעלות צלזיוס במיוחד
מחקר הקונספט "הבדיקה הבין-כוכבית" של נאס"א, בהובלת המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, תהיה המשימה הראשונה לחקור את החלל מעבר למערכת השמש שלנו, הדורשת נסיעה במהירויות גבוהות יותר מכל חללית אחרת.רָחוֹק.כדי להיות מסוגלים להגיע למרחקים ארוכים מאוד במהירויות גבוהות מאוד, ייתכן שגשושיות בין-כוכביות יצטרכו לבצע "תמרון אוברס", שיניע את הגשושית קרוב לשמש וישתמש בכוח המשיכה של השמש כדי להזניק את הגשושית לחלל העמוק.
כדי להשיג מטרה זו, יש לפתח חומר קל משקל וטמפרטורה גבוהה במיוחד עבור המגן הסולארי של הגלאי.ביולי 2021, מפתחת החומרים האמריקנית בטמפרטורה גבוהה Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. והמעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס שיתפו פעולה כדי לפתח סיב קרמי קל משקל, בטמפרטורה גבוהה במיוחד, שיכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות של 3500 מעלות צלזיוס.החוקרים המירו את השכבה החיצונית של כל חוט סיבי פחמן לקרביד מתכתי כגון סיליקון קרביד (SiC/C) באמצעות תהליך המרה ישיר.
החוקרים בדקו את הדגימות באמצעות בדיקת להבה וחימום בוואקום, וחומרים אלו הראו את הפוטנציאל של חומרים קלים, בלחץ אדים נמוך, המרחיבים את הגבול העליון הנוכחי של 2000 מעלות צלזיוס לחומרי סיבי פחמן ושמירה על טמפרטורה מסוימת ב-3500 מעלות צלזיוס.חוזק מכני, הוא צפוי לשמש במגן הסולארי של הגשושית בעתיד.
זמן פרסום: 18 ביולי 2022