연구진은 기술 개발에 획기적인 발전을 이루었습니다.탄소나노튜브(CNT)독특한 결정 내 분산성을 지닌 초단 CNT를 활용하여 알루미늄 복합재를 강화했습니다. 나노크기의 탄소나노튜브는 초미립자 알루미늄 입자 내에 균일하게 분포되어 있습니다. 입상 CNT 분산이 있는 일반적인 CNT/Al 복합재와 비교할 때, 이 결정내 탄소 나노튜브/알루미늄 복합재는 전위를 고정하고 유지하는 능력이 더 강해 강도와 연성이 향상됩니다. 이 혁신적인 결정내 분산 전략은 강력하고 견고한 나노카본 강화 금속 기반 복합 재료를 개발하기 위한 새로운 길을 제공합니다. 이번 연구는 최근 권위 있는 학술지에 게재됐다.
연구원들에 따르면, 초단거리 CNT의 활용은 더 나은 분산성과 낮은 처리 비용을 포함하여 기존 CNT에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다. 알루미늄 입자 내부의 CNT 분포는 CNT 응집 및 계면 공극 형성의 위험을 제거합니다. 이러한 결정 내 분산은 복합 재료의 전반적인 기계적 성능을 크게 향상시킵니다.
이 연구는 내부 결정질 탄소 나노튜브/알루미늄 복합재의 기계적 특성에 대한 통찰력을 제공하고 우수한 강도와 연성을 갖춘 나노구조 금속 기반 복합재를 설계할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 이러한 재료는 항공우주, 자동차 및 기타 고성능 엔지니어링 분야에 잠재적으로 응용될 수 있습니다.
그림 1. 가변속 볼밀링, 소결, 열간압출 공정을 통한 길고 짧은 CNT/Al 복합재료 제조 모식도
그림 2. 긴(a) 및 짧은(b) CNT/Al 복합재료의 TEM 이미지. 압출 복합 재료의 입계 및 입계 탄소 나노튜브의 백분율 및 길이 분포: (a) 긴 CNT/Al 복합 재료, (b) 짧은 CNT/Al 복합 재료.
그림 3. (a) 긴 탄소 나노튜브/알루미늄 복합 재료의 STEM 이미지. 흰색 화살표는 탄소 나노튜브를 표시하고 (b-d) HRTM은 γ - Al2O3 및 Al4C3와 함께 탄소 나노튜브 구조를 표시합니다. (e) 짧은 CNT/Al 복합재료, 흰색 화살표는 CNT를 나타내고, (f-h) HRTEM은 CNT 및 γ - Al2O3의 구조를 나타냅니다.
그림 4. (a) 공학적 인장 응력-변형률 곡선, (b) 진응력-변형률 곡선, (c) Al 및 Long Short CNT/Al 복합재료의 변형률 경화율 곡선. (d) 연신율 및 강화 효율.
그림 5. 4% 인장 변형 후 복합 재료의 STEM 이미지 및 전위 밀도: (a), (c) 긴 CNT/Al 복합 재료, (b), (d) 짧은 CNT/Al 복합 재료.
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