英国萨里大学(University of Surrey)研究团队研发出一种性能强大的适用于碳纤维复合材料的多层纳米屏障,可用于构建未来太空任务所需的高精密度仪器结构。

目前,CFRP材料常被用于太空飞行任务,但由于该材料的吸水性,其应用受到限制。因为CFRP材料在服役期间发生渗气(out-gassing),容易导致材料膨胀并影响结构的稳定性和完整性。工程师试图通过干燥、重新校准和多次烘烤等漫长而昂贵的程序,最大程度地减少CFRP所带来的影响,然而这些不能从根本上完全解决问题。

在《自然材料》杂志上发表的一篇论文中,萨里大学及空中客车公司国防与航天局的科学家和工程师详细介绍了一种机械耦合多层纳米屏障(barrier)增强的碳纤维复合材料(BECFRP),可以显著降低水分的扩散速率,并消除挥发性有机化合物的释放。所制备的增强复合材料(BECFRP)具有机械完整性和和优于基础CFRP复合材料的强度。应用这种纳米屏障的增强复合材料无需多次烘烤,也无需在特别条件下储存处理,就能保持干燥。

研究表明,与几十微米厚度的传统涂层相比,新纳米屏障的厚度仅为亚微米级别,轻薄的同时对表面应力和污染较不敏感,即使经过多次热循环也能保持其完整性。

空中客车防务与航天公司机械子系统与研究技术部负责人Christian Wilhelmi表示:“我们的航天器和仪器结构上多年来一直在使用碳纤维增强复合材料,新研发的纳米屏障与空中客车公司的超高模量CFRP的制造能力相结合,将有助于我们开展具有更大尺寸稳定性的下一代非渗气CFRP材料的制造,我们有信心将这一里程碑研究成果应用到航天器的光学器件领域和增加有效载荷支撑方面。”

萨里大学研究与创新副教务长David Sampson教授说:“该研究项目延续了萨里大学与空中客车公司长期的紧密合作关系。我们在航空航天先进材料领域已经耕耘了数十年,致力于对航空航天技术的支持。我期待着萨里大学与空中客车公司之间的合作在未来几年能取得更辉煌的成就。”