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美国陆军从材料改进来提升无人机性能

2020-04-21 11:37 性质:转载 作者:蓝海智谷 来源:智能巅峰
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美国陆军一项新的研究表明,用于士兵个人防护装备的高分子聚合物材料将用于无人机的生产上,填充有碳纳米管的聚合物可以有效降低无人机的能量消耗,此项研究成果...

美国陆军一项新的研究表明,用于士兵个人防护装备的高分子聚合物材料将用于无人机的生产上,填充有碳纳米管的聚合物可以有效降低无人机的能量消耗,此项研究成果发表在4月10日的《聚合物》杂志上,目前已由美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室领导的团队正在通过计算机建模进行理论研究。

实验室计算材料科学家叶莲娜·R·斯洛伯格博士说:我们进行这项研究的动机是,有可能将其作为基质材料用于无人机系统的轻质复合材料中。聚氨酯是多种用途的通用材料,包括涂料,泡沫和固体弹性体。作为薄膜粘合剂,它们通常用作玻璃层之间的粘合剂,并用作透明玻璃或塑料复合材料中的聚合物背层,例如战术无人机使用的侧窗上的视觉模块。尤其是高性能嵌段PUU聚合物表现出多种物理和机械性能。在这项研究中,该团队使用计算机建模来研究材料的性质。

陆军研究人员说,新材料让无人机系统不易腐蚀,重量轻且具有较高的导电性,例如RQ-7B Shadow。

分层复合材料对于军用车辆来说是一个有前途的研究领域,因为它们不易腐蚀,从而避免了飞机上的零件过早报废。氨基甲酸酯比传统的热固性复合材料相比弹性要好的多,并且可以提供无与伦比的材料结构控制。碳纳米管/聚合物复合材料具有令人满意的电学和热学特性,表现出优于传统纤维材料的性能。目前需要对这些材料中的分子级相互作用的性质有更深入的了解,以增强其可以承受的最大应力水平并调整能量耗散机制。纳米填料的化学改性是很重要的,通常会通过改变其结构和化学性质来降低其性能。

该研究小组的结果证明:在没有任何填料表面改性的情况下,将排列的碳纳米管并入到基质中以及界面上的分层PUU聚合物的微观结构优化的有效性。这表明,聚(氨基甲酸酯-脲)对碳纳米管的高亲和力的存在将导致一种新颖的绿色合成途径,而无需任何纳米管的表面功能化即可制造碳纳米管增强的聚(氨基甲酸酯-脲)纳米复合材料。

未来的军用无人机可能会看到其结构材料的改进,因为它们比传统的弹性体更不易腐蚀,重量轻且具有更高的导电性。这些材料还显示出巨大的潜力,可以保护车辆免受静电累积,放电和雷击的影响。在某些军用飞机,例如陆军直升机,必须承受强烈的振动和疲劳,这些材料的导电特性可能导致前所未有的多功能性,并具有通过嵌入式应变感应和损坏监测进行实时结构健康监测的潜力,从而可以安全地进行并准确评估车辆部件的剩余寿命。

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