美陆军研究实验室进行防护装备结构材料改进研究未来用于军用车辆

根据一项新的陆军研究报告,美陆军研究实验室进行防护装备结构材料改进研究未来用于军用车辆。

美陆军研究实验室进行防护装备结构材料改进研究未来用于军用车辆

4月10日发表在《聚合物》杂志上的研究结果显示,填充有碳纳米管的聚合物有可能改善无人驾驶汽车的能量消散方式。

由美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室领导的一个团队正在通过计算机建模进行理论研究。

“我们进行这项研究的动机是,作为基质材料,有可能有潜在的用途,可用于无人驾驶车辆系统中的轻质复合材料,”该实验室的计算材料科学家Yelena R. Sliozberg博士说。

研究人员表示,聚氨酯是一种用途广泛的材料,可用于涂料、泡沫和固体弹性体等多种用途。例如,作为薄膜粘合剂,它们通常被用作玻璃层之间的粘接剂,以及透明玻璃或塑料复合材料中的聚合物背层,如战术车辆侧窗上使用的视觉块等。特别是,高性能分段式PUU聚合物具有多种物理和机械性能。

在这项研究中,该团队利用计算机建模来研究材料的性质。

Sliozberg表示,对于军用车辆来说,分层复合材料是一个很有前途的研究领域,因其不易腐蚀,而导致部件损坏。

“与传统热固性复合材料相比,(聚氨酯脲类)弹性体脆性要小得多,而且它们对材料结构的控制能力无与伦比。”Sliozberg说。”碳纳米管/聚合物复合材料具有理想的电学和热学特性,表现出优于传统纤维材料的行为。”

Sliozberg表示,他们需要对这些材料中分子级相互作用的性质有更深层次的理解,以提高所能承受的最大应力水平,并调整能量耗散机制。

对纳米填料的化学改性是非常困难的,通常通过改变其结构和化学性质来降低其性能。例如,杨氏模量可以更低,她解释说。

Sliozberg说,该团队的研究结果有力地表明,在基体中以及在界面上定向加入碳纳米管对分层PUU聚合物的微观结构优化是有效的,而不需要任何填料表面修饰。

“这表明,聚氨基甲酸乙酯-尿素对碳纳米管的高亲和力的存在将会是一种新型的绿色合成途径。她说。

未来陆军车辆的结构材料可能会得到改善,因为与传统的弹性体相比,这些材料不易受腐蚀,重量轻,导电性能高。这种材料在保护车辆免受静电堆积、放电和雷击的破害方面也显示出巨大的潜力。

“某些军用车辆(如陆军直升机)必须承受强烈的振动和疲劳,而这些材料的导电性能可能会带来前所未有多功能性,通过嵌入式应变传感和损伤监测,实现安全和准确评估车辆部件的剩余寿命,”Sliozberg说。

德雷克塞尔大学的合作者正在进一步推进研究,通过调查PUU聚合物与碳纳米管作为长丝材料用于3D打印的潜在用途。该实验室目前还没有在任何车辆上进行这项研究。研究人员计划在不久与其他陆军团队合作进行测试。

CCDC陆军研究实验室(ARL)是美国陆军作战能力发展司令部的组成部分。作为陆军的公司研究实验室,ARL致力于发现,创新和过渡科学技术,以确保主导的战略土地实力。通过指挥部核心技术能力之间的协作,CCDC领导了发现,开发和交付所需的基于技术的功能,这些功能使士兵更具有致命性,赢得了我们国家的战争并安全地回家。CCDC是美国陆军未来司令部的主要下属司令部。

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