石墨烯材料應(yīng)用于飛行安全

寂靜天花板

由萊斯（Rice）大學(xué)的研究人員研發(fā)的能夠覆蓋在環(huán)氧樹脂材料上的石墨烯納米帶薄涂層，已經(jīng)被證明能夠融化直升機(jī)螺旋槳上所形成的結(jié)冰。
根據(jù)《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志——ACS應(yīng)用材料與界面》發(fā)表的一項(xiàng)新的研究報(bào)告顯示，萊斯（Rice）大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家James Tour先生所研發(fā)的這種涂層可能是一種目前最有效、實(shí)時(shí)的除冰方案，能夠廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、輸電線路以及其他表面長期暴露在冬天寒冷的天氣環(huán)境中的設(shè)備。
$ S! O/ D0 U' z6 J- O7 s% r- D) T8 p0 z該實(shí)驗(yàn)室使用這一技術(shù)從一個(gè)靜態(tài)地放置在零下華氏4度環(huán)境中的直升機(jī)螺旋槳葉片上融化了幾厘米厚的冰層。當(dāng)在這一復(fù)合材料上施加一個(gè)小的電壓時(shí)，涂層會(huì)散發(fā)出一定的熱量——稱為焦耳加熱——能夠融化部件表面上的結(jié)冰。
2 }+ n5 u0 }% D1 C1 q納米帶——可以通過拉開具有較高導(dǎo)電能力的納米管，同樣是萊斯（Rice）大學(xué)研發(fā)的一種加工過程——進(jìn)行大批量的商業(yè)生產(chǎn)。而不是生產(chǎn)大片昂貴的石墨烯材料，該實(shí)驗(yàn)室通過試驗(yàn)確定了納米帶復(fù)合材料中互相聯(lián)系、傳導(dǎo)并穿越材料的電流負(fù)荷相比常規(guī)材料的需求量要低得多的。
萊斯（Rice）大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室將一個(gè)直升機(jī)的螺旋槳冷卻到華氏零下4度來測試在環(huán)氧樹脂材料上覆蓋薄薄的一層納米帶涂層是否能夠具有除冰的效果。
0 x" A. K* Y/ s: |. d研究人員使用石墨烯納米帶制成導(dǎo)電復(fù)合材料（GNR）并將其涂層在環(huán)氧樹脂材料上，作為導(dǎo)電添加劑。GNR涂層平均為30nm納米寬，30微米長。
; o" B2 S% l3 v& h" U先前的試驗(yàn)表明薄膜狀的納米帶由于是透明的，可以用于雷達(dá)罩和玻璃表面的除冰。
0 }- h& l8 X( j! o' G“在飛機(jī)機(jī)翼上使用這種復(fù)合材料可以為機(jī)場節(jié)省大量的時(shí)間和金錢。并且這也是一個(gè)環(huán)境問題，因?yàn)槟壳巴ǔＪ褂靡砸叶�醇為基礎(chǔ)的化學(xué)物質(zhì)為飛機(jī)除冰，” Tour先生說。
: e0 k7 \+ W$ h4 v2 Y! j, H. Z在試驗(yàn)中，納米帶只占到了復(fù)合材料總量的不超過5%。由萊斯（Rice）大學(xué)的畢業(yè)生Adul-Rahman Raji先生帶領(lǐng)的研究人員們，在直升機(jī)制造商提供的轉(zhuǎn)子葉片部分上薄薄地涂了一層這種復(fù)合材料。然后，他們更換了作為轉(zhuǎn)子葉片主要邊緣的具有熱傳導(dǎo)性的鎳制耐磨套，然后就能夠?qū)⒉考�加熱到超過華氏200度。
) f4 C6 j) ]% _1 }; {4 N2 [運(yùn)動(dòng)中的機(jī)翼或葉片，在加熱的復(fù)合材料和部件表面之間所形成的一層薄薄的水層將足夠能夠讓結(jié)冰產(chǎn)生松動(dòng)并脫落，而并不需要讓冰完全融化，Tour先生說。
5 {/ x$ F! `& f研究人員報(bào)告說，該復(fù)合材料在溫度高達(dá)近華氏600度的溫度下仍然表現(xiàn)良好。
作為一個(gè)額外的收獲，該涂層也能夠有助于保護(hù)飛機(jī)免受雷擊，并提供一個(gè)額外的電磁屏蔽層，Tour先生補(bǔ)充說道。
# {# Z. f* \& V, o% a5 Y3 {3 G報(bào)告的共同作者還有萊斯（Rice）大學(xué)的本科學(xué)生Tanvi varadhachary先生和Kewang Nan先生；畢業(yè)生Tuo Wang先生；博士后研究人員Jian Lin先生和Yongsung Ji先生；阿克倫（Akron）大學(xué)的畢業(yè)生Yu Zhu先生；斯洛文尼亞（Slovenia）盧布爾雅那（Ljubljana）大學(xué)的Bostjan Genorio先生和研究科學(xué)家Carter Kittrell先生。
Tour先生是化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)和納米工程教授。空軍科學(xué)研究辦公室和卡森（Carson）直升機(jī)對此項(xiàng)研究進(jìn)行了支持。
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