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復合纖維鎖扣可組裝成大型承重結構

文章出處:網絡責任編輯:管理員人氣:發(fā)表時間:2015-06-20【

據(jù)物理學家組織網8月15日報道,美國麻省理工學院(MIT)科學家開發(fā)出一種輕質的復合材料鎖扣,能互相扣在一起形成復雜的結構,組裝成大型承重結構。研究人員認為,這種新材料可能為飛機、航天器的組裝帶來變革,甚至能被用來構建更大的結構。相關論文發(fā)表在最近出版的《科學》雜志上。

研究人員將這種鎖扣比作“鎖子甲”,每片結構完全相同,為平面十字形,互相扣在一起形成一種八面體的立方點陣,就像鈣鈦礦的晶格結構。鎖扣組裝起來后極為堅固,強度相當于同等重量超輕材料的10倍。每個鎖扣還可以拆下來,便于修復,或在不同的組合結構中循環(huán)使用。



MIT比特與原子中心主管尼爾·格森菲爾德介紹,這項設計結合了3個領域的研究:纖維復合材料、蜂窩材料(由多孔材料制造)和添加制造(如3D打印,其結構是通過逐層沉積形成而不是去除多余材料)。 內容來自123456

目前的復合材料,從網球拍到波音787飛機部件,每部分都是一個連續(xù)的單位。因此在制造大結構時,比如機翼,要有專門的大型工廠。格森菲爾德稱,對于一架飛機的制造來說,在這種大尺度上用3D打印不太實際,他們研究的是一種離散的“數(shù)字”材料。“該材料能解決問題,它是組裝而不是打印。”

在傳統(tǒng)復合材料制造中,大部件之間的連接容易開裂,而新結構用許多小的復合纖維鎖扣搭在一起,就像一種彈性固體,不會突然斷裂且比傳統(tǒng)結構更輕——因為壓力通過“鎖扣點陣”被分散傳遞到整個“建筑晶格”中。

在承載相同重量的負荷時,新結構所用的材料更少。減少了運輸負擔、建造和組裝成本,同時大幅降低了燃料消耗,也能允許更大、更靈活的設計。論文合著者、博士后肯尼斯·張說,這一系統(tǒng)對“任何你需要移動或放在空中的東西”都非常實用。

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