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標題: 石墨烯材料應(yīng)用于飛行安全 [打印本頁]

作者: 寂靜天花板 時間: 2016-9-11 18:55
標題: 石墨烯材料應(yīng)用于飛行安全
由萊斯（Rice）大學的研究人員研發(fā)的能夠覆蓋在環(huán)氧樹脂材料上的石墨烯納米帶薄涂層，已經(jīng)被證明能夠融化直升機螺旋槳上所形成的結(jié)冰。
根據(jù)《美國化學學會雜志——ACS應(yīng)用材料與界面》發(fā)表的一項新的研究報告顯示，萊斯（Rice）大學實驗室的化學家James Tour先生所研發(fā)的這種涂層可能是一種目前最有效、實時的除冰方案，能夠廣泛地應(yīng)用于飛機、風力發(fā)電機、輸電線路以及其他表面長期暴露在冬天寒冷的天氣環(huán)境中的設(shè)備。
該實驗室使用這一技術(shù)從一個靜態(tài)地放置在零下華氏4度環(huán)境中的直升機螺旋槳葉片上融化了幾厘米厚的冰層。當在這一復(fù)合材料上施加一個小的電壓時，涂層會散發(fā)出一定的熱量——稱為焦耳加熱——能夠融化部件表面上的結(jié)冰。
納米帶——可以通過拉開具有較高導電能力的納米管，同樣是萊斯（Rice）大學研發(fā)的一種加工過程——進行大批量的商業(yè)生產(chǎn)。而不是生產(chǎn)大片昂貴的石墨烯材料，該實驗室通過試驗確定了納米帶復(fù)合材料中互相聯(lián)系、傳導并穿越材料的電流負荷相比常規(guī)材料的需求量要低得多的。
萊斯（Rice）大學的實驗室將一個直升機的螺旋槳冷卻到華氏零下4度來測試在環(huán)氧樹脂材料上覆蓋薄薄的一層納米帶涂層是否能夠具有除冰的效果。
研究人員使用石墨烯納米帶制成導電復(fù)合材料（GNR）并將其涂層在環(huán)氧樹脂材料上，作為導電添加劑。GNR涂層平均為30nm納米寬，30微米長。
先前的試驗表明薄膜狀的納米帶由于是透明的，可以用于雷達罩和玻璃表面的除冰。
“在飛機機翼上使用這種復(fù)合材料可以為機場節(jié)省大量的時間和金錢。并且這也是一個環(huán)境問題，因為目前通常使用以乙二醇為基礎(chǔ)的化學物質(zhì)為飛機除冰，” Tour先生說。
在試驗中，納米帶只占到了復(fù)合材料總量的不超過5%。由萊斯（Rice）大學的畢業(yè)生Adul-Rahman Raji先生帶領(lǐng)的研究人員們，在直升機制造商提供的轉(zhuǎn)子葉片部分上薄薄地涂了一層這種復(fù)合材料。然后，他們更換了作為轉(zhuǎn)子葉片主要邊緣的具有熱傳導性的鎳制耐磨套，然后就能夠?qū)⒉考訜岬匠^華氏200度。
運動中的機翼或葉片，在加熱的復(fù)合材料和部件表面之間所形成的一層薄薄的水層將足夠能夠讓結(jié)冰產(chǎn)生松動并脫落，而并不需要讓冰完全融化，Tour先生說。
研究人員報告說，該復(fù)合材料在溫度高達近華氏600度的溫度下仍然表現(xiàn)良好。
作為一個額外的收獲，該涂層也能夠有助于保護飛機免受雷擊，并提供一個額外的電磁屏蔽層，Tour先生補充說道。
報告的共同作者還有萊斯（Rice）大學的本科學生Tanvi varadhachary先生和Kewang Nan先生；畢業(yè)生Tuo Wang先生；博士后研究人員Jian Lin先生和Yongsung Ji先生；阿克倫（Akron）大學的畢業(yè)生Yu Zhu先生；斯洛文尼亞（Slovenia）盧布爾雅那（Ljubljana）大學的Bostjan Genorio先生和研究科學家Carter Kittrell先生。
Tour先生是化學、計算機科學、材料科學和納米工程教授�？哲娍茖W研究辦公室和卡森（Carson）直升機對此項研究進行了支持。

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