近日,据外媒报导获悉,维也纳工业大学的研究人员已经开发出了一种环氧树脂的新型特殊配方,可用于航空航天,造船和汽车制造中的纤维辅助增强胶粘复合材料,甚至可用于水下作业。据悉,该工艺仅仅需要通过特殊光照射树脂的部分材料来实现。
几秒钟内,新材料就可以实现完全的形态转化。最初,材料是透明的并且呈液体或糊状;然后,当用适当的光照射它的任意一部分时,整个树脂开始凝固并呈现深色。目前维也纳工业大学(TU Wien)已获得专利环氧树脂配方,使其成为可能应用于更广大范围的新型胶粘材料。
现在,研究人员已经成功地在水下进行了这一试验工程。这意味着新的环氧树脂材料可用于迄今为止都仍然难以实施的工作,例如填充桥梁或水坝中的水下裂缝,或在正在进行的操作期间修复管道。
作为一种可进一步拓展的研发材料,该特殊配方可以与碳纤维和碳纤维垫组合使用。所以在未来,更多行业可以运用该材料:航空航天工程,风力涡轮机,造船、汽车工业等领域,这些要求极高的机械性能行业最需要与轻量化设计相结合。
环氧树脂是工业领域中可用于许多不同目的的标准材料,例如绝缘电子元件或固定机械部件。 该研究小组由Robert Liska教授(杜维恩应用合成化学研究所)负责开发添加剂,添加到普通环氧树脂中,以调整其性能,并通过轻触按钮实现有针对性的固化。
“我们正在开发一种特殊化合物,其受到光照会引发特殊的化学反应”,Robert Liska解释说。 “这可能是可见光的明亮闪光,但我们也有只能对紫外光产生反应的化合物。”在光线照射到树脂上时,会开始反应释放热量。 这种热量在其他地方传播并启动化学级联,直到所有树脂都被固化。
“这种方法的关键优势在于,不需要像其他光固化材料一样照亮整个树脂,”Liska解释说。 “用光照射树脂的任何部分就足够了。 即使它位于你想填补的黑暗裂缝深处,其他部分也能发生反应。“
碳纤维垫可与新型环氧树脂一起使用 来自工业界的合作公司已经在期待该复合材料:“深色”填料或复合碳纤维垫是否有可能在该新技术基础下研发出来,因为自固化环氧树脂在这些更困难的应用中非常有用。 “Liska认为, “光线穿透材料的渗透深度非常低,因为它能被碳纤维强烈吸收”,维也纳工业大学的实验仍然在往这方面努力。
另一方面,有效的水下固化与该理论也是相矛盾的。 “最初我们不认为这是可能的。 人们首先会预期水会与树脂组分发生化学反应,并且会消除维持反应所需的热量。“然而令人惊讶的是,光触发自固化过程仍然可以在水下发生。““关键的原因是化学反应会使水沸腾”,Robert Liska解释道。 “然后在硬化树脂和周围的水之间形成一层薄薄的水蒸气保护层。”
研究人员正在寻找更多的行业用户来探索这种特殊树脂的潜力。 除了玻璃纤维和碳纤维增强复合材料在航空航天,造船和汽车制造中的应用,建筑物的修复是一个特别有趣的领域。 例如,用粘性树脂填充水中建筑物的裂缝,然后用闪光灯进行固化。 管线的维护是另一项通常难以实施的工作,这里使用新树脂也可能是合适的。 “有很多可能性,我们希望有一些有趣的新想法”,Robert Liska说。
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