Włókna węglowe nowej generacji dzięki symulacji komputerowej

Fot. Pixabay CC0

Zespół badawczy KAIST, dzięki nowoczesnym symulacjom komputerowym, określił nowy sposób projektowania, który pozwoli wytworzyć włókna węglowe nowej generacji.

Włókna węglowe to lekkie materiały o dużej wytrzymałości mechanicznej i odporności termicznej. Dlatego też są powszechnie stosowane w sektorach takich jak przemysł motoryzacyjny, lotniczy czy jądrowy. Proces ich wytwarzania jest skomplikowany i może łatwo ulec zaburzeniu, gdy w obrębie matryc polimerowych występują źle zdefiniowane regiony, powodujące zaburzenia i defekty w wytwarzanych włóknach węglowych.

Rozwiązaniem mają być nanorurki węglowe (CNT), które miały polepszyć orientację polimeru i krystalizację. Nie do końca jasny jednak był sposób, w jaki to nastąpuje. Aby wyjaśnić naturę interakcji CNT-polimer, profesor Yong-Hoon Kim i jego zespół zastosowali wielopłaszczyznowe podejście, które ujawniło unikalny charakter tej reakcji.

Naukowcy badali hybrydowe struktury poliakrylonitrylowe (PAN), który jest najczęstszym prekursorem polimeru. Wykazali oni, że „leżące" konfiguracje PAN dają większą energię wiązania PAN-CNT niż ich konfiguracje „stojące". Co więcej, zidentyfikowali także krzywiznę CNT jako kolejny czynnik dający największą energię wiązania PAN-CNT.

Profesor Kim powiedział: "Badania te mogą stanowić przykład, że symulacje mechaniki kwantowej identyfikują podstawowe zasady opracowywania zaawansowanych materiałów. Badania komputerowe będą odgrywać coraz większą rolę dzięki postępom w teorii symulacji i wydajności komputera."

(KB)