信贷：南达科他州国家大学用于航空航天应用的材料面临着许多挑战
飞机的结构必须光明而且强大
诸如翼或机身的结构部件必须抵抗损坏同时在某些区域可以从发动机排气处理高温
一架飞机的电子元件还必须屏蔽由于雷击或其他干扰引起的电涌
开发符合这些多项要求的新材料是南达科他州立大学机械工程系的助理教授Anamika Prasad与Wright-Patterson空军基地的材料研究小组合作
Prasad收到了八周的u
空军研究实验室奖学金去年夏天与材料和制造局合作，并通过今年夏天通过第二次团契继续研究基于MXENE的复合材料
由科学研究空军办公室赞助的团契计划，全职建立了关系在U
学院和大学通过为他们提供在空军研究实验室进行研究的机会
“这是一个惊人的协作普拉萨德说，在AFRL科学家和夏季研究员（教师和学生）的经验专注于使用植物启发结构设计和制造复合材料
教师通常在现场进行研究，但普拉萨德Covid-19大流行LED To Prasad常备并将重点转移到MxENES的计算分析，这是一类新的二维工程材料
描述了他们夏季2020年夏季的结果的纸张正在审查
AFRL研究材料工程师Dhriti尼泊尔说：“很高兴与Prasad教授合作
她对力学和多尺度建模的生物透露结构的见解对于设计下一代复合材料而言，对生物透明结构具有特别有价值
“专注于多功能性工程中的材料通常落入单个桶中，Prasad表示
”如果我们想要坚韧的材料，我们选择金属;如果我们想要一种专为灵活性和低密度而设计的材料，我们选择一个polyme.r或塑料;如果我们想要高强度和耐热性，我们选择陶瓷
“然而，对于航空航天应用，重点是多功能材料
”“多功能性被建立在自然系统中”，“普拉斯德说
快速生长的植物必须柔韧，保持最佳强度，并为水和热管理提供弹性路径，因为结构的增长壳和外骨骼是具有良好平衡的材料的实例和韧性平衡实力同时保持性质，例如表面光滑为了防御寄生虫
mxEne-发音如Maxine，在2011年在Drexel大学发现的Maxine，具有独特的财产组合它可以制成高导电和强薄膜的层只有少数原子，类似于石墨烯
“”当您拉出它并且非常导电和耐热时，这种新的二维材料在平面中具有非常高的强度，“Prasad表示
石墨烯的单原子（碳），MXENE的2D层结构可具有宽范围的组合物，其中M代表早期过渡金属，例如钛或铬，x代表碳和/或氮
“因为化合物不仅仅是一个元素，我们可以与它们一起玩，使得衍生地表层进行差异“普拉萨德说，”普拉萨德说
其他研究人员估计尚未发现超过一百万毫蒙的合金化合物然而，纯蒙胶膜具有薄，片状结构，使得难以创造在提供结构耐久性的同时保持独特性的复合组合
“如果将聚合物添加到MxEnes以形成复合材料，则提供结构稳定性，但复合材料可能失去其电导率的主要功能
要使它们有用，我们必须找到没有改变其独特性质的复合设计的途径，“普拉德说
AFRL研究化学家Vikas Varshney表示，”将多功能性与这种复合材料中的结构可行性相结合至关重要空军结构的数量应用与博士合作
PRASAD，我们计划为理解不同复合参数在控制其结构特性的角色，最终引导实验主义者的角色来模拟和探索尽可能多的相位空间显影结构上的多功能复合材料“分析MXENE结构脯氨酸果实将薄的片状单独片的结构与分层砖和一些自然系统中存在的砂浆结构相比，作为获得吸气的方法对于复合设计
“例如，许多壳体内部具有砖砂浆结构，其中砖或砖是多边形并且是刚性的所有瓷砖在聚合物中分散在聚合物中奥特达绑定瓷砖并允许它们给予或弯曲，“她说
瓷砖本身具有波浪，粗糙的结构，prasad继续
这种不均匀性使得瓷砖互锁“当发生裂缝时，它通过砂浆状聚合物行进锯齿形路径，这提供了破裂的牺牲关节以使其（这件）进一步强度和断裂韧性
”“”去年夏天“
”她的AFRL团队分析了自然复合材料，了解他们独特的设计特征如何应用于MxENES我们希望预测他们在材料设计的原子水平上发生的宏观回应，“prasad
从南达科他州的麋鹿点高级机械工程主要乔丹·施工部长郑点郑点将加入她的研究小组通过与AFRL研究人员的合作，通过AFRL支持的实习
继续开发模型普拉萨德已经“找到了一群真正支持的人，并帮助我探索了新想法
”她计划继续应用她在SDSU的研究中了解了基于MXENE的复合材料
“我可以创建基于MXENE的复合材料并使层官能化以提供感测植物生长或看看木质组织内部流动的能力，”她说坚韧，柔性薄膜使用MXENES制造可用于创建测量电动的生物医学传感器作为不同的营养素通过植物组织流动
这个春天，Prasad获得了SDSU研究，奖学金和创造性的活动挑战资金授权，开始开发模拟工具以预测基于MXENE的复合材料的性质并带来机器学习能力。在她的材料研究
SDSU的RSCA挑战基金有助于教师产生初步数据，以提高他们竞争外部资金的能力
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