Os pesquisadores fizeram um grande avanço no desenvolvimento denanotubo de carbono (CNT)compostos de alumínio reforçados utilizando CNTs ultracurtos com dispersibilidade intracristalina exclusiva. Os nanotubos de carbono em nanoescala são distribuídos uniformemente dentro dos grãos ultrafinos de alumínio. Quando comparado com compósitos CNT/Al típicos com dispersão intergranular de CNT, este compósito intracristalino de nanotubo de carbono/alumínio tem uma capacidade mais forte de ancorar e manter luxações, resultando em maior resistência e ductilidade. Esta estratégia inovadora de dispersão intracristalina fornece um novo caminho para o desenvolvimento de materiais compósitos à base de metal reforçados com nanocarbonos, fortes e resistentes. A pesquisa foi publicada recentemente em uma prestigiada revista acadêmica.
Segundo os pesquisadores, a utilização de CNTs ultracurtos oferece diversas vantagens em relação aos CNTs tradicionais, incluindo melhor dispersibilidade e menores custos de processamento. A distribuição de CNTs dentro dos grãos de alumínio elimina o risco de aglomeração de CNT e formação de vazios interfaciais. Esta dispersão intracristalina melhora significativamente o desempenho mecânico geral do material compósito.
O estudo fornece informações sobre as propriedades mecânicas de compósitos intracristalinos de nanotubos de carbono/alumínio e abre novas possibilidades para o projeto de materiais compósitos nanoestruturados à base de metal com resistência e ductilidade superiores. Esses materiais têm aplicações potenciais na indústria aeroespacial, automobilística e em outros campos de engenharia de alto desempenho.
Figura 1. Diagrama esquemático da preparação de materiais compósitos CNT/Al longos e curtos por meio de processos de moagem de bolas com velocidade variável, sinterização e extrusão a quente
Figura 2. Imagens TEM de materiais compósitos CNT/Al longos (a) e curtos (b). A porcentagem e distribuição de comprimento de nanotubos de carbono intergranulares e intragranulares em materiais compósitos extrudados: (a) materiais compósitos CNT/Al longos, (b) materiais compósitos CNT/Al curtos.
Figura 3. (a) imagem STEM de material compósito longo de nanotubos de carbono/alumínio, com setas brancas exibindo nanotubos de carbono e (b-d) HRTM exibindo estrutura de nanotubos de carbono, com γ - Al2O3 e Al4C3; (e) Material compósito CNT/Al curto, a seta branca representa CNTs, (fh) HRTEM representa a estrutura dos CNTs e γ - Al2O3.
Figura 4. (a) Curva de tensão-deformação de tração de engenharia, (b) Curva de tensão-deformação verdadeira, (c) Curva de taxa de endurecimento por deformação de Al e materiais compósitos CNT / Al curtos e longos. (d) Taxa de alongamento e eficiência de fortalecimento.
Figura 5. Imagens STEM e densidade de deslocamento de materiais compósitos após 4% de deformação por tração: (a), (c) materiais compósitos CNT/Al longos e (b), (d) materiais compósitos CNT/Al curtos.
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