碳納米纖維提高鋁復合材料硬度

日前，俄羅斯科研人員將碳納米纖維添加到鋁復合材料中，使鋁復合材料的硬度提高20%，材料結構在微觀層面也發生極大變化。

有關專家指出，這項研究不僅改善了特定鋁合金的性能，而且對許多鋁及其合金部件而言都具有極大的實際意義。相關研究成果近日發表在《納米材料》雜志上。

俄羅斯國家研究型技術大學碳氫化合物催化和加工實驗室研究員表示，根據最嚴格的要求，只有兩種方法可以提高合金的操作性能——創造一種成分更復雜的新型復合材料，或者通過施加額外的涂層來處理成品的表面。俄羅斯研究員將這兩種方法結合起來，在微米級氧化鋁和納米級碳纖維相互作用時實現幾個因素的協同效應。

俄羅斯研究員表示，以鑄造和三維打印的鋁樣品為基礎，通過采用冷噴涂法施加復合涂層，可以提高其表面性能。這一復合涂層的基礎是用于獲取鋁的工業原材料的粉末狀混合物，并添加了30%的純金屬顆粒。在合成過程中，鋁顆粒在遇到較硬的氧化物時會被壓碎，進而填充結構中的空隙。這種硬質和塑料顆粒的組合物為鋁零件表面上的涂層提供了牢固的黏合。

另外，納米級碳纖維滲透進金屬粉末顆粒的空間中，進一步提高微觀層面的密度，極大減少裂縫和空隙的數量，進而可以提高涂層的硬度和強度。僅僅添加1.5%的碳納米纖維，就會使涂層硬度提高20%。

研究人員解釋說，還有一個活躍因素是碳的高摩擦性能，這也有助于在粒子碰撞過程中依靠潤滑形成致密、無缺陷的涂層結構。此外，依靠原位潤滑向涂層中添加碳，可以改善摩擦性能和耐磨性。

(《科技日報》)