使用纳米纤维涂层进行局部增韧可显著提高纺织基复合材料的性能。热塑性或其他纳米纤维可应用于纤维束表面,实现纤维束接触表面的增韧,从而形成更坚韧、更耐损伤/耐受的复合结构。同样的技术也可应用于其他技术,如胶带铺设、纤维铺设或纤维缠绕操作。通过选择合适的纳米纤维材料,可以对复合材料的其他性能(如热导率和导电率)进行修改。

对纺织复合材料失效和损伤机制的研究得出结论,基体材料的增韧将提高材料性能。存在几种方法,其中通过化学配方或添加填料对基质的大部分进行改性。这些方法会对所得基体材料的可加工性产生不利影响。其他方法依赖于纤维材料的改性(所谓的“模糊纤维”方法),导致纤维性能降低。

根据需要,通过控制针头电势、前体溶液、环境温度、环境湿度、气流等来改变直径和纳米纤维涂层形态。涂层后热处理也可用于固化、干燥、氧化、退火等。静电纺丝喷嘴阵列可根据需要进行改变,以获得均匀、高质量的涂层,并可涉及受控使用气流来指导纳米纤维沉积。还可向接收材料涂覆(涂覆前或涂覆后)粘合剂涂层,以增强纳米纤维涂层的机械稳定性。此外,可以同时应用任意数量的不同纳米纤维材料。

该方法在不干扰其他复合材料加工特性的情况下,在需要时(在界面和边界处)将增韧剂应用于纤维束或其他连续复合前体材料,从而生产出具有增韧剂的产品。

这项工作由格伦研究中心的李·W·科尔曼和加里·D·罗伯茨完成。

有关本发明商业使用权的查询,请联系美国宇航局格伦研究中心,创新伙伴关系办公室,地址:俄亥俄州克利夫兰布鲁克帕克路21000号,邮政站4-8,史蒂文·费多,邮编:44135。LEW-18844-1。


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这篇文章首次出现在2012年8月的《金融时报》上美国宇航局金宝搏官网技术简报杂志。

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