MIT研发“纳米缝合法”令复合材料更轻、更坚固 可用于车辆等结构

盖世汽车讯 为了节省燃料并减少飞机排放，工程师们正在寻求利用先进的复合材料制造出更轻、更坚固的飞机。此类工程材料由被嵌入到聚合物薄片中的高性能纤维制成，可以堆叠在一起，被压制成一种多层材料，然后制成极其轻量且耐用的结构。

不过，复合材料有一个主要的弱点：多层材料之间的空间，通常被聚合物“胶水”填满，将多层材料粘合在一起。在受到冲击或打击的情况下，出现的裂缝会轻易在层与层之间蔓延，从而削弱材料，甚至多层材料本身都没有明显的损坏。随着时间的推移，这些隐藏的裂缝在层与层之间扩散，从而导致此类复合材料会毫无征兆地突然变成碎屑。

纳米缝合法（图片来源：MIT）

据外媒报道，现在，美国麻省理工学院（MIT）的工程师们已经证明，他们采用研发了“纳米缝合”（nanostitching）的方法，在复合材料层之间以化学沉积方式生长微观碳纳米管丛林，从而阻止复合材料层之间的裂缝蔓延。此种细小、密集排列的纤维像超强的尼龙搭扣（Velcro）一样，将层与层之间紧紧抓住，从而阻止复合材料层剥落或者断裂。

在一种采用称为薄层碳纤维层压板的先进复合材料的实验中，该研究小组证明，与传统聚合物制成的复合材料相比，采用纳米缝合法拼接的材料层抗裂性提高了60%。研究人员表示，研究结果有助于解决先进复合材料所具有的脆弱性这一主要问题。

MIT航空航天系教授Brian Wardle表示：“就像薄面团薄片（phyllo dough flakes）会分开一样，复合材料层也会裂开，因为层与层之间的区域就是复合材料的阿克琉斯之踵（Achilles’ heel）。我们展示的纳米缝合法让该脆弱的区域变得强大、坚韧，以至于裂缝不会在这里生长。因此，我们可以期待下一代飞机可以将复合材料与此种纳米尼龙搭扣结合在一起，让飞机更安全、寿命更长。”