11月26日，Polymers期刊发表“航空结构应用中添加陶瓷纳米颗粒的混合纤维增强聚合物合成与表征”文章，研究结果显示，三分之二体积分数的编织碳纤维和玻璃纤维与嵌入环氧树脂基质中的石墨烯纳米片（GNP）和氧化铝Al₂O₃纳米粒子的混合足以制造具有卓越品质的航空航天结构部件。

论文地址：doi.org/10.3390/polym13234116

分散工艺、手工铺叠、压模工艺示意图

在处理不同载荷水平的复杂问题时，薄壁结构 (TWS) 在飞机工业的结构用途中变得越来越重要。纤维增强聚合物 (FRP) 已被用于制造 TWS，因为它们具有多种优势，包括提高强度水平、抗腐蚀性能、重量轻、成本效率高和生产简单。这些优点使 FRP 生产的薄壁结构成为航空航天工业结构用途的理想选择。

碳纤维已显示出作为玻璃纤维替代品的巨大前景。与玻璃纤维相比，它具有更好的密度和刚度，使结构部件能够制造得更轻、更紧凑、更坚固。但是，碳纤维结构的抗损伤能力、抗压强度和极限应变低于玻璃纤维；碳纤维也显着昂贵。此外，用两者之一增强的聚合物可能具有各向异性（取决于方向）的特性。为了提高航空航天结构部件的使用寿命，必须开发和调整创新材料，使其比现在使用的材料更坚固、更轻、更耐疲劳。

该研究团队采用超声波处理过程来实现陶瓷纳米颗粒与环氧树脂的最佳分布。研究了开发的聚合物的纳米结构、X 射线衍射 (XRD) 图案、刚度和拉伸特性。研究人员使用两种策略，即手工铺叠和压模成型，通过采用嵌入陶瓷纳米颗粒的混合FRP来制造航空结构部件。本研究中的组件使用四层制造，两层碳纤维和两层玻璃纤维。

除了陶瓷纳米颗粒的均匀分布外，混合 FRP 还展示了改进的机械和微观结构性能，有助于提高工程设计能力、航空结构部件的耐用性和可靠性以及整体工艺性能。研究人员得出结论，他们已经成功地创造出一种用于航空航天的先进材料并对其进行了表征：“这些结论和发现有助于生产具有非凡性能的成功薄壁结构，例如高强度重量比、抗断裂韧性、疲劳和损坏”。总体而言，该团队发现混合基体中实现了 GNP 和 Al 2 O 3 的均匀分布，这实际上有助于生产具有卓越性能的成功薄壁结构，适用于航空、航天和飞机工业。

编译 YUXI

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