俄罗斯科学家研发用于航空智能表皮传感器的碳纳米复合材料

俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究所Skoltech制造和材料中心的研究小组最近发表了一项关于复合结构的研究("由工业环氧色母粒制造的可自我诊断的碳纳米复合材料")，该研究的重点是通过添加碳形成的多功能材料从纳米颗粒到聚合物基质的设计，旨在通过廉价的技术进行自我诊断监测。

这项研究是由Sergey Abaimov教授的研究小组的博士生Hassaan Ahmad Butt撰写的，该研究最近发表在《 Composite Structures》上，并且是一个旨在创建可自我感应的材料的多阶段项目的一部分，该材料可以通过现有的工业制造方法加以整合和生产。

完成成型过程后的碳纳米复合材料。稍作修饰后，将测试样品的压阻响应。这些材料可以成形为几乎任何大小和形式。Skoltech微纳力学实验室)

随着全球范围内聚合物复合材料对性能的要求逐年提高，碳纳米颗粒在添加到此类材料系统中时受到了广泛关注。研究表明，它们可以以相对较小的添加量来提高所需的机械性能，同时始终使最终材料具有导电性和压阻性。然而，将碳纳米颗粒并入大规模生产是有问题的，需要大量的设备升级。

"这就是为什么我们决定使用色母粒和工业上可用的廉价制造技术。可以将色母粒存储，运输和并入大规模生产路线，而无需进行大修。几乎所有处理热固性聚合物的设施都配有简单的混合机。"哈桑说。

这项研究研究了碳纳米粒子的添加如何改变聚合物基体的电导率，以及在机械负载过程中其本身如何发生变化，受到监控，从而与材料所经历的变形有关。相应地，这消除了对复杂监控技术的需求，只需一个简单的万用表即可确定答案。

在Intron 5969通用测试系统中，在拉伸载荷下测试CNT纳米复合材料的压阻响应。电阻值随着施加的拉伸载荷的增加而变化，这使材料可以发送有关其状况的自报告。银色的线是导电触点，LIMESS数字图像相关性(DIC)系统使用白色的斑点来计算应变值。图像是在CDMM机械测试实验室拍摄的

从本质上讲，使用这种材料有可能取代重量关键型系统(如飞机结构)中的传感器，并且材料本身能够提供测量结果。可以使用相同的材料和生产路线来制造用于电路印刷，电磁屏蔽以及专用温度和湿度传感器等应用的导电材料。材料概念不限于这种特定的制造路线，拉挤成型和真空灌注也可能适用。

Hassaan说："目前的材料的应用范围从航空领域到专门的传感器。这种材料是独特的，因为它们可以按比例放大到结构中或按比例缩小以附加为单独的微型传感器。"