物理科技生物学-PHYICA

只需添加纳米材料,就能获狐狸入腹铁扇公主得更结实、更坚韧的鱼鳍

化学 2022-01-17 00:02:07

由欧洲航天局 水下设备专家炼金术与强韧复合材料公司合作,应用纳米材料为鱼鳍制造更坚固、更坚韧的复合材料

信用:炼金术 向碳纤维复合材料中添加微观纳米材料,为潜水员带来了更强、更坚韧的鳍

一家太空材料公司通过欧空局的技术转让和专利局与一家市场领导者合作设计和生产自由潜水和鱼叉捕鱼设备

从伦纳德·达·芬奇到本杰明·富兰克林等发明家最初都支持这一想法,但在上个世纪最终实现大规模生产之前,鱼鳍可以提高水中每一个动作的效率

一般来说,越往深处走,越需要脚蹼的力量

水下设备专家炼金术士迪米特里斯·潘塔齐斯解释说:“在海滩附近游泳的廉价鱼鳍是由橡胶或塑料制成的。”

“用于鱼叉捕鱼或自由潜水的高端鱼鳍由坚韧的碳纤维复合材料制成,但在某些情况下,这些鱼鳍可能会受到损坏,例如撞到岩石或珊瑚,或者在人们前往潜水地点时受到意外撞击

“这种损害会继续扩大裂缝,当你用力踢的时候,你的鳍可能会断裂——这是你在水下最不想看到的

" 为了防止这种情况,炼金术通过欧空局的技术转让概念验证项目与强韧复合材料公司合作,研究在复合材料翅片上添加纳米材料

两家希腊公司的测试显示,添加这种成分后,鱼鳍变得更坚韧、更有弹性

预浸料/热压罐复合材料制造:工艺步骤

信用:坚固的复合材料 就强度、刚度和耐温性而言,碳纤维复合材料是已知的最强材料

它们是通过将碳纤维铺设成编织图案,然后放入粘合“基质”材料(如环氧树脂)中制成的,然后将其模塑成所需的形状并烘焙成最终形状

碳复合材料最初是在20世纪60年代的太空时代开发的,至今仍是一种关键的太空材料,同时也存在于从一级方程式赛车到战斗机、自行车车架到高尔夫球杆的所有产品中,以及高端尾翼中

“我们的公司始于2012年,刚开始研究如何将纳米材料整合到复合材料中,规模为十亿分之一米,”灭霸·波托普洛斯说,他来自于阿宁斯特复合材料公司

“当时很清楚,通过以各种不同的方式添加纳米材料,如碳纳米管和金属或陶瓷纳米颗粒,可以优化给定复合材料的性能和功能,以提供增强的强度、能量吸收和导热性或导电性

" 多尺度增强复合材料的扫描电子显微镜图像显示了所涉及的不同尺度,具有宏观碳纤维和纳米尺度碳纳米管

信用:坚固的复合材料 在空间领域,强韧复合材料公司与欧空局一起确定了定制传统复合材料性能的需要,以满足飞行任务的特殊需要,例如更高的热性能

欧空局材料工程师洛朗·帕姆巴基安解释说:“强韧复合材料使用纳米物种来改善高端复合材料的一个或多个特性。”

“在欧空局资助的项目中,‘特制’材料的概念已经成熟,直到今天它们还可以应用于几个工业领域

" 通过欧空局牵头的研究,开发了一种方法,以制造符合应用需求的复合材料

该方法包括材料设计和有效处理这些材料的技术

其结果是为给定的应用定制基线材料的配方

灭霸补充说:“就像画家混合颜色来创造他们绘画的特定色调一样,我们试图匹配纳米材料来为最终用户生产量身定制的复合材料。”

通过弯曲测试纳米材料增强复合材料潜水鳍的强度

信用:炼金术 “挑战在于将纳米材料的益处从科学观察的层面提升到商业产品的层面,以一种现有材料用户可以使用和理解的‘预孕’形式,而不必改变他们的工作方式

" 由在帕特雷大学共同工作的研究人员建立的“坚不可摧的复合材料”公司一直将主要精力放在航天领域,直到在巴黎的一次复合材料贸易展上与炼金术公司的代表会面,在那里首次发布了这项技术的商业声明

“他们告诉我们他们面临的问题,我们说我们会考虑使用我们的技术来满足他们的需求,”灭霸指出

“那次会议后不久,欧空局推出了其技术转让概念证明

考虑到我们都是专注于完全不同领域的小公司,这是合作的理想框架

" 炼金术的关键要求是抗损伤性,也就是众所周知的“断裂韧性”,以及抗划伤性

潜水鳍提高了水中每一步的效率

一般来说,越往深处走,越需要脚蹼的力量

坚不可摧的复合材料公司通过欧空局技术转让概念验证项目与水下设备专家炼金术合作,研究在复合材料鳍中添加纳米材料

信用:炼金术 “由此产生的概念验证项目使我们实现了两个重要的里程碑,”灭霸说

“首先在材料层面,我们能够展示所需的性能,通过非标准测试显示受损材料仍能承受相同的载荷而不会断裂

其次,我们一起将这种材料塑造成几个不同设计的鱼鳍原型,然后我们可以根据产品进行评估

“在这一水平上的成功使我们准备好在未来将产品推向前进,给我们技术,我们也可以应用到其他领域,包括太空

" 拥有更坚韧的鳍意味着它们可以毫不犹豫地用于要求苛刻的用途,例如鱼叉捕鱼

运用这种空间技术使炼金术能够为水下爱好者和专业人士提供一种改变游戏规则的产品,同时以强大的创新力量扩展他们的产品组合

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