图：Master Sgt. Matt Hecht.

借助计算机建模，美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室主导的研究团队发现，填充碳纳米管的聚合物可能改善无人机的能量耗散方式。这一发现近期发表在《Polymer》杂志中。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386120301762?via%3Dihub

“该项研究的动机在于，碳纳米管作为基质材料，可能用于合成无人驾驶系统中的轻质复合材料，”实验室的材料计算科学家Yelena Sliozberg说。聚氨酯是一种多功能聚合物，广泛应用于涂料、泡沫和固态弹性体等领域。特别是，高性能分段聚氨酯脲PUU具有多种物理性能和机械性能。

该项研究中，研究团队借助计算机建模以研究材料性能。Sliozberg表示，对于军用车辆而言，由于分层复合材料具有较好的耐腐蚀性能、不会导致零部件提前失效，因而很有前景。“与传统热固性复合材料相比，PUU的脆性要小得多，材料结构相当稳定，”Sliozberg称，“碳纳米管/聚合物复合材料具有理想的电热性能，优于传统纤维材料。”

Sliozberg认为，有必要进一步了解这些复合材料中的分子作用机制，以提高材料最高许用应力、调整能量耗散机制。该团队的研究结果有力地表明，在基体和界面上加入定向碳纳米管，对优化分层PUU聚合物的微观结构极为有效。

“这表明，聚氨酯脲PUU对碳纳米管的高亲和力将带来一种新的绿色合成方法：无需对纳米管进行任何表面功能化，即可制造碳纳米管增强聚氨酯脲PUU纳米复合材料。”未来军用车辆的结构材料将得到改善，重量轻，不易腐蚀，与传统的弹性体相比具有更高的导电性，并且很可能在防静电积聚、放电和雷击方面更有优势。

“一些军用车辆，如军用直升机，必须经受强烈的振动和疲劳。而这些材料的导电性可能会带来前所未有的多功能性。比如在车辆实时结构健康监测方面的潜力，通过嵌入式应变传感和损伤监测，从而安全、准确地评估车辆部件的剩余寿命。”Sliozberg表示。

参考资料：

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.122339

https://www.materialstoday.com/composites/news/carbon-nanotubes-polymer-composite-vehicles/

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