فناوری نانو همچنان به فشار مرزهای علم مواد، با پیشرفت های اخیر تولید مواد نانوی مقاوم به تنازیون که به شکاف بحرانی در طراحی مهندسی اشاره می کند، این مواد پیشرفته در مقیاس اتمی مهندسی شده اند تا مقاومت در برابر نیروهای پیچ و خم، ارائه قدرت استثنایی، انعطاف پذیری و دوام در مقایسه با فلزات و پلیمر های معمولی، به عنوان صنایع خواستار سبک تر، قوی تر، و انعطاف پذیر تر، نوآوری های این وعده ها در سراسر برنامه های مکانیکی و مهندسی عمران، و مهندسی عمران.

آشنایی با Torsion-Resistant Nano نانومواد

Torsion یا پیچ و خم کردن استرس، چالش های منحصر به فرد برای مواد را به دلیل آن را باعث تغییر شکل هلیوم که می تواند منجر به شکست فاجعه بار مواد سنتی مانند فولاد یا آلومینیوم متکی بر خواص عمده و اغلب نیاز به توده اضافه برای مقاومت در برابر مواد نانوی مقاوم در برابر Torsion، با این حال، استفاده از اصول طراحی نانو برای توزیع نیروهای اوار به طور موثر.

نقش معماری نانومقیاس

در مقیاس نانو، نسبت های سطح به حجم غالب می شوند و نقص ها می توانند به طور دقیق کنترل شوند. نوآوری هایی مانند مهندسی مرز دانه، نانو برنده، و معرفی رابط های منسجم اجازه می دهد تا مواد قدرت بالا را حفظ کنند در حالی که سویه های پیچ و خم را پیچیده می کنند.

شاخص های کلیدی مکانیک

مهندسان مقاومت مقاومت مقاومت را با استفاده از معیارهایی مانند هگزاپلوس، سفتی سخت و خستگی زندگی ارزیابی می کنند. نانومواد اغلب ارزش های پاشنه بلند را به دلیل هماهنگی قوی یا پیوند فلزی در رابط ها نشان می دهند. علاوه بر این، تحمل بالای نقص آنها طول عمر عملیاتی را در زیر بارگیری چرخه ای گسترش می دهد.این ها با استفاده از تکنیک هایی مانند تست میکروتور با میکروسکوپ الکترون یا میکروسکوپ های کوچک در میکروسکوپ های نشسته اندازه گیری می شوند.

پیشرفت های اخیر در طراحی مواد

چندین استراتژی پیشرفته برای افزایش مقاومت مقاومت در برابر مقاومت، هر یک از استفاده از نانو-معماری منحصر به فرد و فرمول های کامپوزیت ظهور کرده اند.این رویکردها بر اکتشافات اساسی در همه گیر کربن، کریستال های لایه ای و مجمع الهام گرفته از زیستی ساخته شده است.

نانوساختارهای لایه ای برای عدم توازن انرژی

مواد مانند گرافن، disulfide موبرم و MXenes (انتقال کاربیدهای فلزی و نیتیدها) ورق های اتمی نازک را تشکیل می دهند که می توانند به کامپوزیت های لایه ای متصل شوند. نیروهای ضعیف در داخل وول زیر لایه های کنترل شده، که انرژی بدون شکستگی را جدا می کند، در محققان [۳] لایه جذب دقیق است که مهندسان پیچ و خمیدگی می توانند به طور چشمگیری از جمله خواص پیچ و خمیدگی بالا (به طور چشمگیری با انطباق با تنظیم کننده های پیچ و خم شده است که به طور قابل تنظیم کننده های پیچ و خم شده است که به طور قابل توجهی ثابت شده است که می تواند به طور چشمگیری با استفاده از طریق مواد پیچ و خم شود.

کربن نانو لوله-Reinforced کامپوزیتs

نانولوله های کربنی (CNTs) سنگ بنای نانوسیمات[ویرایش] [به دلیل قدرت خارق العاده و کشش آن ها] باقی مانده است.محافظه کردن CNT ها در پلیمر یا فلز ماtrices یک شبکه ایجاد می کند که مقاومت در برابر تغییر شکل اپوکسیی و کامپوزیت های نانو 2٪، انتقال بارهای در سراسر ماتریس، و همچنین به جهت پیوند دهنده های استرس، افزایش حجم قوی (xfx) را به عنوان ترکیبات کامپوزیت های کامپوزیتی که نشان می دهد.

ساختار های سلسله مراتبی الهام گرفته از Bioful Hierarchical Structures

طبیعت ارائه می دهد راه حل های تست زمان برای مقابله با مواد مانند nacional (مادر از میمون)، استخوان، و ابریشم معماری سلسله مراتبی پوشش نانو به مقیاس های ماکرو، در حال حاضر این طرح ها را با استفاده از خود-LT و تولید افزودنی تکرار می کند.

برنامه های کاربردی در مهندسی

تطبیق نانو مواد مقاوم در برابر تنازیون، امکان استقرار آنها در زمینه هایی را فراهم می کند که نیروهای پیچ و تاب پویا اجتناب ناپذیر هستند.هر برنامه از ترکیب منحصر به فرد ساخت و ساز سبک، مقاومت بالا و کنترل دقیق بر هیدروتروفیل مکانیکی بهره می برد.

قطعات هوا فضا

هواپیما و فضاپیما به شفت، تیغه های روتور و کنترل پیوندهایی که تجربه مداوم به سمت جلو رفتن دارند، متکی بر نانو مواد منفجره ساخته شده از کامپوزیت های آلومینیوم CNT- کاهش وزن تا ۵۰٪ در حالی که حفظ ظرفیت گشتاور.در روتورهای هلیکوپتر، نانوکوموسیت های مرطوب کننده و مقاومت در برابر پیچ و تاب دادن سانتی گرادیال بالا از این مواد همچنین حمل و نقل هوایی شدید، که باعث ایجاد یک بار های ضدگلوودینامیک شدید می شود.

قطعات خودرو

مهندسان خودرو نانو مواد مقاوم در برابر عایق را به شفت درایو، سلاح های تعلیق و ستون های فرمان. وسایل نقلیه الکتریکی ادغام می کنند، به ویژه، اجزای سبک وزن را برای گسترش دامنه گسترش می دهند.یک کامپوزیت ترکیبی متشکل از فیبر کربن و نانوپلن اکنون جایگزین شفت های درایو فولاد در برخی از خودروهای لوکس، ارائه می دهد که قابل مقایسه با سفت و سخت در 60٪ کمتر جرم است، این مواد همچنین در مدیریت انرژی سقوط می کنند: آنها بدون کاهش سرعت، بدون کاهش می گیرند.

ساختار مهندسی عمران

پل ها، ساختمان های بلند و توربین های بادی با نیروهای تکان دهنده از باد، فعالیت لرزه ای و بارهای عملیاتی مواجه می شوند. Nano Material-reinforced Concrete و فولاد از مقاومت افزایش یافته هلیومی به عنوان مثال، اضافه کردن نانوسیم های سلولز برای سیمان قدرت به اندازه 30٪ در حالی که کاهش کراکر توربین بادی، نانوکومک ها مقاومت در برابر ظرفیت گسترده ای از طریق اتصال نانو - مانند بارگیری های بازیافت مواد افزودنی های زندگی، افزایش می دهد.

چالش ها و آینده چشم انداز

علی رغم پیشرفت قابل توجه، چندین موانع باید بر نانومواد مقاوم در برابر انفجار غالب شوند. مقیاس سازی سنتز، کاهش هزینه ها و ادغام با فرآیندهای تولیدی موجود همچنان وظایف حیاتی هستند.

محدودیت های فعلی

حجم تولید برای نانومواد با کیفیت بالا پایین است. رسوب بخار شیمیایی برای CNTs دسته های کوچک را تولید می کند، در حالی که لایه برداری از MXenes کنترل ضخامت ضخامت را محدود می کند، علاوه بر این، هزینه گرافن یا جنگل های نانو ردیف شده می تواند بیش از ۵۰۰ دلار در هر گرم باشد، محدود کردن استفاده از برنامه های طاقچه دیگر سازگاری است: نقص های نانو در طول تولید می تواند نقاط ضعف ضعیف ایجاد کند که برای ارزیابی تولید غیر مخرب، مانند روش های صفحه نمایش، به عنوان یک صفحه نمایش، به عنوان یک صفحه نمایش، به عنوان یک تصویر برداری، کیفیت صفحه نمایش، به عنوان یک صفحه نمایش، به عنوان یک صفحه نمایش، به عنوان یک صفحه نمایش، به عنوان یک اثر است.

مسیر های تجاری سازی

مشارکت صنعت و سرمایه گذاری دولتی تسریع تجاری سازی می کند.وزارت انرژی پروژه های پیشرفته دفتر تولید انرژی در مقیاس پذیر تولید نانومواد مواد مقیاس پذیر، از جمله پردازش رول به ثبت فیلم های گرافن در اروپا، ابتکار پرچم گرافن در برنامه های صنعتی کار می کند.

پیشرفت در تولید افزودنی

چاپ 3D یک مسیر امیدوار کننده برای ترکیب نانومواد با هندسه های پیچیده بهینه شده برای تنازیون ارائه می دهد. نوشتن جوهر مستقیم از پلیمرهای CNT-ed، ذوب لیزر انتخابی پودر های فلزی نانو مواد نانوی و میکرو کامپوزیتی سریع در داخل روش های مهندسی مواد افزودنی قابل دسترس، به مهندسان اجازه می دهد تا معماری داخلی را برای بارهای خاص به طور خاص، به عنوان مثال، برش های پیوسته و فیبرهای ضد زباله در امتداد "این روش های ساده سازی" ترکیب کنند.

آینده چشم انداز آینده

دهه آینده احتمالا انتقال نانو مواد مقاوم به نظارت از حساسیت های آزمایشگاهی به مواد مهندسی ضروری را مشاهده خواهد کرد.علاوه بر این، طرح های هیبریدی که ترکیبی از چندین نانو-معماری (IoT) و سنسورهای هوشمند می تواند اجزای خود نظارتی را که تشخیص سویه های مقاوم و اپراتورهای هشدار قبل از شکست، به علاوه، طراحی های هیبریدی که ترکیب چندین نانو-معماری - مانند MXene با زیرساخت های بی سابقه تولید - به عنوان یک عملکرد پایدار، به عنوان یک واقعیت مقاوم سازی، به طور مداوم، به عنوان یک واقعیت، به طور مداوم، بهبود عملکرد، به عنوان یک واقعیت، به طور مداوم، به عنوان یک واقعیت، بهبود می رسد.