休斯顿大学研究人员探索丝纤维复合材料应用潜力

美国德克萨斯州休斯敦大学(UHCL)的一位研究人员正致力于研发比传统玻璃纤维和碳纤维更抗冲击的天然蚕丝纤维复合材料。

美国德克萨斯州休斯敦大学机械工程助理教授优素福·哈米迪(YoussefHamidi)展示了其研发的丝绸纤维复合材料,以满足对高强度、重量轻和可持续性相结合的天然纤维增强复合材料日益增长的需求。他说丝绸纤维会使复合材料在面对冲击和压力时更有弹性,这提供了制造承重复合材料的新途径,这种复合材料可以取代汽车和其他制成品中使用的大部分钢材。

UHCL机械工程助理教授优素福·哈米迪(Youssef Hamidi)展示了他的丝纤维复合材料样品,他说丝纤维可以使复合材料更具弹性,抵抗冲击和压力。

在他最近发表的研究中,哈米迪声称,丝绸纤维比传统的玻璃纤维或碳纤维更具有韧性,具有很高的拉伸强度,更能承受冲击和压力。他说, 这增加了为汽车和其他行业制造承重的丝绸纤维增强复合材料的可能性。哈米迪于2018年加入UHCL机械工程学院,自2000年以来一直在研究复合材料,主要研究如何减少工艺引起的缺陷。

他与俄克拉荷马大学航空航天与机械工程学院的同事于一年前就开始采用丝绸纤维进行研究。“我在想什么才是最合适的,”哈米迪说,“在大多数应用中,人们使用的是短的植物基纤维。但是丝绸有更好的性能,并且更容易获得。”

哈米迪第一次使用直接从蚕茧中提取的丝,但他很快发现货架上的丝绸效果最好。然而树脂一旦干燥,就会在其内部留下微小的空隙或气泡, 而且不能完全附着在织物上。了解这些空洞是如何形成和如何消除它们是哈米迪论文的主题。

哈米迪表示,这些都是复合材料制造中的常见问题,通常通过使用高压釜来消除成型过程中缺陷的方式来解决问题。哈米迪研究背后的想法是创造一种低成本的制造流程,替代昂贵的高压釜疗法。

在目前的研究中,哈米迪正在解决树脂/纤维粘附问题。他希望在真丝织物上使用合适的施胶剂以改善树脂的粘附性,减少空隙,从而使蚕丝纤维复合材料的性能得到显著改善。

他目前正在与加州大学伯克利分校的研究人员合作,研发更好的施胶剂。他表示:“我们可以通过改变施胶剂的化学成分和施胶方式来改变复合材料的部分力学性能。”

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