通過聚合物冷拉絲工藝實現(xiàn)多材料纖維的斷裂可控
2016-06-21 來源:中國聚合物網(wǎng)
中佛羅里達(dá)大學(xué)副教授Ayman Abouraddy實現(xiàn)了運用納米級方法控制材料的破損,這為新一代的制造行業(yè)打開了一扇大門。當(dāng)雙手各拿一個老虎鉗子,慢慢的將一片包裹在塑料中的玻璃纖維拉緊,Abouraddy發(fā)現(xiàn)一些意外的,以前從沒有文獻(xiàn)記載發(fā)生過的事情---其內(nèi)部的纖維是按照一定的順序破碎的。
“我們曾經(jīng)以為內(nèi)部的材料會破碎成兩大塊,”Abouraddy說,“實際上它破碎成了很多相同大小的小塊。”
這種拉緊纖維迫使分子重新組合使得纖維凝聚在一起的過程,被稱作冷拉絲,它在上世紀(jì)的大部分時間已經(jīng)成為了大批量生產(chǎn)柔性纖維和尼龍的標(biāo)準(zhǔn)。Abouraddy和他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這種方法還可以適用于多層材料,這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致制造出下一代具有未來派屬性的材料。
“先進(jìn)的纖維正朝著追趕現(xiàn)有的任何一種材料可承受的極限發(fā)展,” Abouraddy說。例如,采用具備所需的光學(xué)和力學(xué)性能的材料,與可以監(jiān)控如血壓、心率等關(guān)鍵信息的傳感器在一起使用,可以使得衣物能夠通過互聯(lián)網(wǎng)向醫(yī)生的辦公室傳輸重要的數(shù)據(jù)。
這種控制材料斷裂的能力對開發(fā)潛在制造能力的計算過程至關(guān)重要。
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了頸縮現(xiàn)象(由冷拉過程導(dǎo)致材料中不均勻的過度疲勞拉伸過程)的新應(yīng)用。一般來說我們都盡量的避免頸縮現(xiàn)象的發(fā)生,但是研究人員利用這一現(xiàn)象去做了一些創(chuàng)新。Abouraddy聲稱冷拉絲是使得纖維像尼龍和多元酯一樣,最初是脆性的,增韌后變得在日常生活中應(yīng)用如此廣泛。
研究人員特別提到,最近的發(fā)現(xiàn)才使得由多種材料組成的纖維成為可能。這項研究會成為美國國防部聚焦在智能纖維的價值3.17億美元項目的核心,由Abouraddy和中佛羅里達(dá)大學(xué)協(xié)助完成。由麻省理工大學(xué)牽頭的革命性纖維和紡織品制造業(yè)創(chuàng)新研究院,會整合Abouraddy的研究成果并將他們發(fā)表在自然雜志上。
中佛羅里達(dá)大學(xué)研究團(tuán)隊相信智能材料的生產(chǎn)對未來的影響是巨大的。通過控制用來拉伸纖維的作用力進(jìn)而控制斷裂模式,材料可以被開發(fā)出特殊的屬性。同樣,通過小心的控制施加到纖維上的負(fù)載條件,所用的材料可被開發(fā)出特定的性能屬性。(中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 陳濟(jì)桁)
“我們曾經(jīng)以為內(nèi)部的材料會破碎成兩大塊,”Abouraddy說,“實際上它破碎成了很多相同大小的小塊。”
這種拉緊纖維迫使分子重新組合使得纖維凝聚在一起的過程,被稱作冷拉絲,它在上世紀(jì)的大部分時間已經(jīng)成為了大批量生產(chǎn)柔性纖維和尼龍的標(biāo)準(zhǔn)。Abouraddy和他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這種方法還可以適用于多層材料,這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致制造出下一代具有未來派屬性的材料。
“先進(jìn)的纖維正朝著追趕現(xiàn)有的任何一種材料可承受的極限發(fā)展,” Abouraddy說。例如,采用具備所需的光學(xué)和力學(xué)性能的材料,與可以監(jiān)控如血壓、心率等關(guān)鍵信息的傳感器在一起使用,可以使得衣物能夠通過互聯(lián)網(wǎng)向醫(yī)生的辦公室傳輸重要的數(shù)據(jù)。
這種控制材料斷裂的能力對開發(fā)潛在制造能力的計算過程至關(guān)重要。
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了頸縮現(xiàn)象(由冷拉過程導(dǎo)致材料中不均勻的過度疲勞拉伸過程)的新應(yīng)用。一般來說我們都盡量的避免頸縮現(xiàn)象的發(fā)生,但是研究人員利用這一現(xiàn)象去做了一些創(chuàng)新。Abouraddy聲稱冷拉絲是使得纖維像尼龍和多元酯一樣,最初是脆性的,增韌后變得在日常生活中應(yīng)用如此廣泛。
研究人員特別提到,最近的發(fā)現(xiàn)才使得由多種材料組成的纖維成為可能。這項研究會成為美國國防部聚焦在智能纖維的價值3.17億美元項目的核心,由Abouraddy和中佛羅里達(dá)大學(xué)協(xié)助完成。由麻省理工大學(xué)牽頭的革命性纖維和紡織品制造業(yè)創(chuàng)新研究院,會整合Abouraddy的研究成果并將他們發(fā)表在自然雜志上。
中佛羅里達(dá)大學(xué)研究團(tuán)隊相信智能材料的生產(chǎn)對未來的影響是巨大的。通過控制用來拉伸纖維的作用力進(jìn)而控制斷裂模式,材料可以被開發(fā)出特殊的屬性。同樣,通過小心的控制施加到纖維上的負(fù)載條件,所用的材料可被開發(fā)出特定的性能屬性。(中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 陳濟(jì)桁)
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