Kohlefaser zeichnet sich durch hohe Festigkeit und geringes Gewicht aus, und das Verbundmaterial mit Polymer eignet sich sehr gut für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, Rotorblätter von Windkraftanlagen und Sportartikel.Solche Verbundwerkstoffe werden jedoch ohne Vorwarnung katastrophal versagen, ähnlich wie der Zusammenbruch von Keramik.

Kürzlich haben Forscher des Oak Ridge National Laboratory und der Virginia Tech and State University eine Technik entwickelt und im Journal of Composites Science and Technology veröffentlicht.Durch die einfache Zugabe von Nano-TiO2 kann frühzeitig vor einem Wirksamkeitsverlust gewarnt werden.

Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe, insbesondere Verbundwerkstoffe auf Epoxidharzbasis, neigen zur Delaminierung, wenn die Verbindung zwischen Faser und Matrix versagt.Ohne äußere Warnzeichen kann es zu plötzlichen Brüchen kommen, was den Nutzen dieser Verbundwerkstoffe für strukturelle Anwendungen einschränkt.Man erforscht verschiedene Möglichkeiten, die strukturelle Integrität von Kohlefaserverbundwerkstoffen zu überwachen, beispielsweise die Einbettung piezoresistiver Materialien in das Material, das seinen Widerstand mit der Belastung ändert.Piezoresistive Materialien können mechanische Spannungen in elektrische Signale umwandeln, die von Sensoren erfasst werden können, um den strukturellen Zustand von Verbundwerkstoffen zu überwachen.

Forscher betten TiO2 einNano-TitandioxidNanopartikel in der Polymerbeschichtung oder Schlichte von Kohlenstofffasern, um das piezoresistive Material gleichmäßig im Verbundmaterial zu verteilen.Für karbonisierte Kohlenstofffasern wird in der Regel eine Schlichte verwendet, damit sie leicht zu verarbeiten und zu verwenden und mit der Matrix zu kombinieren ist und schließlich in diesem Prozess die Fähigkeit zur Dehnungserkennung erreicht wird.Wenn der Druck wegfällt, ist der Widerstand Null, und wenn der Druck erzeugt wird, erhöht sich der Widerstand.Natürlich muss die Menge der zugesetzten TiO2-Nanopartikel kontrolliert werden. Ein zu hoher Anteil verringert die Festigkeit des Verbundmaterials und eine ordnungsgemäße Zugabe verbessert die Dämpfungsleistung (Stoßdämpfung und Pufferleistung) des Materials.

Das Unternehmen Hongwu liefert Nano-Titandioxid wie folgt:

1. Anatas TiO2, Größe 10 nm, 30–50 nm.99 %+

2. Rutil TIO2, Größe 10 nm, 30–50 nm, 100–200 nm.99 %+

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