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瑞典科研人员开发出“变形”碳纤维复合材料

更新于:2020-05-14   来源:cnBeta.COM   点击:328次

虽然此前研究人员已开发出“变形 ” 结构材料,但它们通常会加入电磁阀、泵或电机,增加了重量和复杂性。 然而现在,科学家们开发出了一种碳纤维复合材料,只需简单地通电就能改变形状。

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这种三层固态材料由瑞典皇家理工学院的一个团队创造,由两片掺杂锂离子的碳纤维组成的三层固态材料,中间夹着一块固体电解质的薄片。

后者更确切的说是 "结构电池电解液",当低压直流电流通过它时,离子会从碳纤维的一层碳纤维迁移到另一层(通过电解液)。这使得碳纤维的放电层收缩,同时使充电层膨胀。因此,整块材料会向一侧弯曲。即使电流被移除后,复合材料仍然保持这种形状。但是,如果在随后的电荷中,电流被反转,锂离子就会向相反的方向迁移。根据电压的不同,这将导致复合材料向后弯曲,要么恢复到中性的平面形状,要么向另一侧弯曲。

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这种材料很轻,但也被认为比铝更硬。一旦进一步开发,它可能会被应用于不需要副翼的变形飞机机翼,或者是改变形状以在不同风速下实现最大效率的风力涡轮机叶片。

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“我们已经在结构电池方面进行了一段时间的研究,比如碳纤维复合材料也能像锂离子电池一样储存能量,”该研究论文的共同作者Dan Zenkert教授说。“现在,我们进一步发展了这项工作。我们期望它能导致仅通过电控制改变形状的材料,也是轻质和刚性的材料,从而产生全新的概念。”

这篇论文最近发表在 《美国国家科学院院刊》 (PNAS)上。


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