碳纳米纤维提高铝复合材料硬度

日前，俄罗斯科研人员将碳纳米纤维添加到铝复合材料中，使铝复合材料的硬度提高20%，材料结构在微观层面也发生极大变化。

有关专家指出，这项研究不仅改善了特定铝合金的性能，而且对许多铝及其合金部件而言都具有极大的实际意义。相关研究成果近日发表在《纳米材料》杂志上。

俄罗斯国家研究型技术大学碳氢化合物催化和加工实验室研究员表示，根据最严格的要求，只有两种方法可以提高合金的操作性能——创造一种成分更复杂的新型复合材料，或者通过施加额外的涂层来处理成品的表面。俄罗斯研究员将这两种方法结合起来，在微米级氧化铝和纳米级碳纤维相互作用时实现几个因素的协同效应。

俄罗斯研究员表示，以铸造和三维打印的铝样品为基础，通过采用冷喷涂法施加复合涂层，可以提高其表面性能。这一复合涂层的基础是用于获取铝的工业原材料的粉末状混合物，并添加了30%的纯金属颗粒。在合成过程中，铝颗粒在遇到较硬的氧化物时会被压碎，进而填充结构中的空隙。这种硬质和塑料颗粒的组合物为铝零件表面上的涂层提供了牢固的黏合。

另外，纳米级碳纤维渗透进金属粉末颗粒的空间中，进一步提高微观层面的密度，极大减少裂缝和空隙的数量，进而可以提高涂层的硬度和强度。仅仅添加1.5%的碳纳米纤维，就会使涂层硬度提高20%。

研究人员解释说，还有一个活跃因素是碳的高摩擦性能，这也有助于在粒子碰撞过程中依靠润滑形成致密、无缺陷的涂层结构。此外，依靠原位润滑向涂层中添加碳，可以改善摩擦性能和耐磨性。

(《科技日报》)