研究者たちは、の開発において画期的な進歩を遂げました。カーボンナノチューブ(CNT)独特の結晶内分散性を持つ超短CNTを利用して強化されたアルミニウム複合材料。ナノスケールのカーボンナノチューブは、超微細アルミニウム粒子内に均一に分散されています。 CNT 粒子間に分散した典型的な CNT/Al 複合材料と比較すると、この結晶内カーボン ナノチューブ/アルミニウム複合材料は、転位を固定して維持する能力がより強く、結果として強度と延性が向上します。この革新的な結晶内分散戦略は、強くて丈夫なナノカーボン強化金属ベース複合材料を開発するための新たな道を提供します。この研究は最近、権威ある学術雑誌に掲載されました。
研究者らによると、超短CNTの利用は、分散性の向上や処理コストの削減など、従来のCNTに比べていくつかの利点をもたらすという。アルミニウム粒子内に CNT を分散させることで、CNT の凝集や界面空隙の形成のリスクが排除されます。この結晶内分散により、複合材料の全体的な機械的性能が大幅に向上します。
この研究は、結晶内カーボンナノチューブ/アルミニウム複合材料の機械的特性についての洞察を提供し、優れた強度と延性を備えたナノ構造の金属ベース複合材料を設計する新たな可能性を切り開きます。このような材料には、航空宇宙、自動車、その他の高性能工学分野での応用の可能性があります。
図 1. 可変速ボールミリング、焼結、および熱間押出プロセスによる長尺および短尺の CNT/Al 複合材料の製造の概略図
図 2. 長い CNT/Al 複合材料 (a) と短い CNT/Al 複合材料 (b) の TEM 画像。押出複合材料における粒子間および粒子内カーボン ナノチューブのパーセンテージと長さの分布: (a) 長い CNT/Al 複合材料、(b) 短い CNT/Al 複合材料。
図 3. (a) 長いカーボン ナノチューブ/アルミニウム複合材料の STEM 画像。白い矢印はカーボン ナノチューブを示し、(b-d) HRTM はγ - Al2O3 および Al4C3 を含むカーボン ナノチューブ構造を示します。 (e) 短い CNT/Al 複合材料、白い矢印は CNT を表します。(f-h) HRTEM は CNT と γ - Al2O3 の構造を表します。
図 4. (a) エンジニアリング引張応力-ひずみ曲線、(b) 真の応力-ひずみ曲線、(c) Al および長短 CNT/Al 複合材料のひずみ硬化速度曲線。 (d) 伸び率と強化効率。
図 5. 4% 引張変形後の複合材料の STEM 像と転位密度: (a)、(c) 長い CNT/Al 複合材料、および (b)、(d) 短い CNT/Al 複合材料。
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