抗氧化碳纤维的新可行方法

大约五十年，制造商认为碳纤维是梦想的材料。单个纤维比一股人发薄，但它们可以扭曲在一起并与基质材料融合，以形成比钢更硬的轻质复合材料，其两倍刚刚并且具有良好的导热性。

与金属相比，碳纤维随着时间的推移不会破裂。它用于各种应用，包括汽车，空气和航天器，医疗设备，建筑物和运动器材。app亚博体育

但是，根据丝壳工程师永丰陆，碳材料专家，碳纤维具有显着的缺点。亚博网站下载当受到极端温度的影响 - 就像航空航天行业的经历过的那些 - 碳纤维氧化，这意味着它在空气中与氧气反应，当它结合足够的热量和氧气时，类似于木材。

氧化迅速减少了碳纤维的梦想样本，特别是其强度。

如果您具有足够高的温度和氧气存在，碳纤维的一种弱点是它们容易燃烧。如果我们可以使它们不易燃，因此他们在暴露于火灾时不会燃烧，这将是令人兴奋的。

永丰鲁，洛特杰出教授，内布拉斯加州林肯大学电气电脑工程

陆和他的员工对他们在期刊上发表的研究中的目标进行了重大阶段pnas.。鲁的团队来自内布拉斯加州林肯大学和法国波尔多的凝结物化学研究所创造了一种廉价，可扩展的方法，可防止碳纤维抗氧化。

该技术描绘了昂贵，费力和缓慢的其他抗氧化过程的显着改善。

我们试图添加可以将碳纤维与氧气分离的表面层，使其即使在高温下，它们也不会被烧坏。碳纤维可以以许多方式使用 - 编织成纺织品以及建筑物的部分，飞机，电子设备 - 但如果它们是易燃的，这对系统产生了新的风险并限制了这些应用程序很多app亚博体育。

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湮灭，卢和关联创建了一个简单的单步过程。该方法首先熔化与表盐的化学上类似的盐。一旦盐晶成为液体，科学家们推出了铬和钛粉末，已知承受高温。后面将碳纤维添加到混合物中。

在自发反应之后，该技术产生三层涂层 - 由碳化铬和碳化钛制成 - 作为抗氧化的屏障。涂层是多层作为钛和铬具有不同的行为和熔盐内的反应速率，导致最终产品的三层不同的层。该三涂层提供比单层更多的保护。

在评估涂覆的碳纤维上的极端温度 - 大约2,200°F - 和极端的环境条件，它们用氧乙炔火焰模拟，研究人员认为碳材料保持其结构。

Lu表示，与其未受保护的对应物相比，进一步的步骤是如何涂覆涂覆的纤维的涂覆纤维，以及它们在极端条件下保持最有价值的性能。

鲁的小组不是第一个保护碳纤维免受氧化的方法;但是，如果在额外的测试中成功成功，这种方法将是第一个具有大规模的活力。早期的方法，如化学气相沉积，涉及多个步骤，昂贵的设备和难以控制的化学反应。app亚博体育

熔盐方法通过使用廉价，基本的材料来避免这些缺陷，该缺陷在相对低的温度下在约1,800°F的温度下进行自发过程。亚博网站下载

该技术也清洁且快速，因此可以造成广泛的工业用途。

我们发现一个可以在一个状态下形成三层的配方。用一个单一倾斜，我们可以获得三层涂层。

永丰鲁，洛特杰出教授，内布拉斯加州林肯大学电气电脑工程

该团队包括内布拉斯加州激光辅助纳米工程实验室的研究生徽章康斯坦丁;Lisha Fan，Lane的博士后研究员;白翠，机械工程副教授;亚博网站下载和Jean-FrançoisSilvain，电气电脑工程学教授和波尔多凝聚物化学研究所研究主任。

该研究得到了国家科学基金会和内布拉斯加州研究倡议的支持。亚博老虎机网登录

期刊参考：

康宁，L.，等。（2021）在熔融盐介质中的多层耐火硬质合金涂层的自发形成。美国国家科学院的诉讼程序亚博老虎机网登录。doi.org/10.1073/pnas.2100663118。

来源：https://news.unl.edu.