一個步驟做好三層防護,科學家研發低成本簡易耐高溫碳纖維

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 29 日 10:00 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


相同體積下,碳纖維強度是鋼的四倍、重量是鐵的四分之一,兼具耐腐蝕、耐高溫、導電度高特性,廣泛應用在汽車、航太與醫療,不過它也有一大缺點,也就是在極高溫下會氧化,科學家正絞盡腦汁找出低成本、又能規模化的解方。

雖說一般人在日常生活中不會遇到這個問題,但在航太領域中,這是必須要解決的挑戰,美國內布拉斯加大學林肯分校(UNL)電機工程教授 Yongfeng Lu 表示,在極端溫度下,碳纖維會氧化,容易跟空氣中的氧氣相互反應並起火燃燒,就好像在高溫環境的木頭,同時氧化也會快速消耗碳纖維夢幻般的性能。

Lu 認為,碳纖維的弱點就是在高溫與含氧環境下,容易起火燃燒,如果能解決的這些挑戰,降低碳纖維的易燃性、遇火也不會燃燒,也是一樁好事。

最近 UNL 就與法國波爾多凝聚體化學研究所(Institute of Condensed Matter Chemistry of Bordeaux)攜手合作,以較低成本又有效的方式,為碳纖維打造一個多層保護盔甲。

團隊首先將鹽加熱到攝氏 982 度,得出高熱融鹽後再加入碳化鉻(Cr3C2)和碳化鈦(TiC),增添一點防氧化功能,最後團隊再將碳纖維浸入融鹽混合物中,讓碳纖維經過一次浸泡、就擁有三層防護層,Lu 指出,我們成功找到讓碳纖維在單一狀態下獲得多層防護的方法。

這三層防護可以有效分隔碳纖維與氧氣,進一步實驗也符合團隊的期待,在攝氏 1,200 度高溫與氧炔炬測試下,碳纖維都能維持結構。

(Source:UNL

研究下一步則是再進行測試實驗組與對照組對比,測試看看新型防火塗層到底是如何工作、以及能維持多久的時間。如果團隊實驗成功,將是第一個不採用昂貴設備、複雜步驟或化學反應複雜的碳纖維防火工藝。

(首圖來源:Flickr/Janak Raja CC BY 2.0)