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標(biāo)題: 石墨烯材料應(yīng)用于飛行安全 [打印本頁(yè)]

作者: 寂靜天花板 時(shí)間: 2016-9-11 18:55
標(biāo)題: 石墨烯材料應(yīng)用于飛行安全
由萊斯（Rice）大學(xué)的研究人員研發(fā)的能夠覆蓋在環(huán)氧樹(shù)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(jī)螺旋槳上所形成的結(jié)冰,。
根據(jù)《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志——ACS應(yīng)用材料與界面》發(fā)表的一項(xiàng)新的研究報(bào)告顯示,，萊斯（Rice）大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)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(shí)時(shí)的除冰方案，能夠廣泛地應(yīng)用于飛機(jī),、風(fēng)力發(fā)電機(jī),、輸電線路以及其他表面長(zhǎng)期暴露在冬天寒冷的天氣環(huán)境中的設(shè)備。
該實(shí)驗(yàn)室使用這一技術(shù)從一個(gè)靜態(tài)地放置在零下華氏4度環(huán)境中的直升機(jī)螺旋槳葉片上融化了幾厘米厚的冰層,。當(dāng)在這一復(fù)合材料上施加一個(gè)小的電壓時(shí),，涂層會(huì)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(guò)拉開(kāi)具有較高導(dǎo)電能力的納米管,，同樣是萊斯（Rice）大學(xué)研發(fā)的一種加工過(guò)程——進(jìn)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(shí)驗(yàn)室通過(guò)試驗(yàn)確定了納米帶復(fù)合材料中互相聯(lián)系,、傳導(dǎo)并穿越材料的電流負(fù)荷相比常規(guī)材料的需求量要低得多的。
萊斯（Rice）大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室將一個(gè)直升機(jī)的螺旋槳冷卻到華氏零下4度來(lái)測(cè)試在環(huán)氧樹(shù)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(dǎo)電復(fù)合材料（GNR）并將其涂層在環(huán)氧樹(shù)脂材料上,，作為導(dǎo)電添加劑。GNR涂層平均為30nm納米寬,，30微米長(zhǎng),。
先前的試驗(yàn)表明薄膜狀的納米帶由于是透明的，可以用于雷達(dá)罩和玻璃表面的除冰,。
“在飛機(jī)機(jī)翼上使用這種復(fù)合材料可以為機(jī)場(chǎng)節(jié)省大量的時(shí)間和金錢,。并且這也是一個(gè)環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)槟壳巴ǔＪ褂靡砸叶紴榛A(chǔ)的化學(xué)物質(zhì)為飛機(jī)除冰,，” Tour先生說(shuō),。
在試驗(yàn)中，納米帶只占到了復(fù)合材料總量的不超過(guò)5%,。由萊斯（Rice）大學(xué)的畢業(yè)生Adul-Rahman Raji先生帶領(lǐng)的研究人員們,，在直升機(jī)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(dǎo)性的鎳制耐磨套,，然后就能夠?qū)⒉考訜岬匠^(guò)華氏200度。
運(yùn)動(dòng)中的機(jī)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(dòng)并脫落,，而并不需要讓冰完全融化，Tour先生說(shuō),。
研究人員報(bào)告說(shuō),，該復(fù)合材料在溫度高達(dá)近華氏600度的溫度下仍然表現(xiàn)良好。
作為一個(gè)額外的收獲,，該涂層也能夠有助于保護(hù)飛機(jī)免受雷擊,，并提供一個(gè)額外的電磁屏蔽層,，Tour先生補(bǔ)充說(shuō)道。
報(bào)告的共同作者還有萊斯（Rice）大學(xué)的本科學(xué)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(xué)的畢業(yè)生Yu Zhu先生,；斯洛文尼亞（Slovenia）盧布爾雅那（Ljubljana）大學(xué)的Bostjan Genorio先生和研究科學(xué)家Carter Kittrell先生,。
Tour先生是化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué),、材料科學(xué)和納米工程教授,。空軍科學(xué)研究辦公室和卡森（Carson）直升機(jī)對(duì)此項(xiàng)研究進(jìn)行了支持,。

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