Фюзеляж современного самолета производят из стопки листов композиционных материалов. Когда слои сложены в форму, конструкцию катят в печи и автоклавы, где эти слои сплавляются и под высоким давлением образуют эластичный и аэродинамичный корпус.
Но инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод производства аэрокосмических композитов без огромных печей и автоклавов с высоким давлением. И для этого им потребовались всего лишь углеродные нанотрубки!
Вместо того, чтобы помещать слои композитного материала в печь для отверждения, исследователи, по сути, обернули их в ультратонкую пленку из углеродных нанотрубок (УНТ). Когда на плёнку подавали электрический ток, УНТ, подобно наноразмерному электрическому покрытию, быстро генерировали тепло, заставляя материалы внутри отверждаться и сплавляться.
С помощью этой технологии, работающей без печи, команда исследователей смогла получить композиты столь же прочные, как и материалы, изготовленные в обычных печах, но используя только один процент энергии.
Затем учёные разработали способ изготовления композитов без использования больших автоклавов высокого давления – сосудов размером со здание в пару этажей, в которых нагнетается высокое давление, чтобы сжимать материалы вместе, выдавливая любые воздушные карманы и пустоты из композитов. Наличие таких пустот и пузырьков в материале может поставить под угрозу прочность и срок службы всей конструкции.
Тонкая пленка углеродных нанотрубок на картинке чем-то напоминает густой лес, а пространство между деревьями может вести себя, как тонкие наноразмерные трубки или капилляры. Капилляр, вроде соломинки, может создавать давление в зависимости от его геометрии и поверхностной энергии, и притягивать жидкости или иные материалы.
Исследователи предложили, что если тонкая плёнка углеродных нанотрубок будет зажата между двумя слоями композитов, то, когда материалы нагреваются и размягчаются, капилляры между углеродными нанотрубками притянут композитные слои друг к другу, не оставляя пустоту между ними. Поэтому инженеры из MIT уложили тонкие слои углеродных наотрубок между композитными слоями. В итоге получилось, как и задумывали – одна плёнка из УНТ нагревала и размягчала материалы, а затем они стягивались в одно целое без пустот благодаря капиллярам второй плёнки из углеродных нанотрубок. В полученном композите отсутствовали пустоты, и по свойствам он был аналогичен аэрокосмическим композитам, которые производятся в автоклаве.
Так что помни, как только получать чудо-композит для космических кораблей будущего можно будет без печей и автоклавов, то Маск точно отправил миллион человек на Марс. Осталось только научиться получать чудо-нанторубки по приемлемой цене. А то пока стоимость плёнок для получения таких композиционных материалов слишком космическая.
Инфа отсюда.