Los futuros vehículos del Ejército podrían ver una mejora en los materiales estructurales.

Los futuros vehículos del Ejército podrían ver una mejora en los materiales estructurales.

Los investigadores del Ejército observan nuevos materiales estructurales para sistemas de vehículos no tripulados, como el RQ-7B Shadow que se muestra aquí, porque estos materiales son menos susceptibles a la corrosión, son livianos y tienen una conductividad eléctrica más alta que los elastómeros tradicionales. Crédito: Sargento Primero. Matt Hecht

Según un nuevo estudio del Ejército, los materiales utilizados para el equipo de protección personal de un soldado también pueden ser lo suficientemente resistentes para los vehículos.

Hallazgos, publicado el 10 de abril en el diario Polímero, muestran que los polímeros llenos de nanotubos de carbono podrían mejorar potencialmente cómo los vehículos no tripulados disipan energía.

Un equipo dirigido por el Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. Está llevando a cabo una investigación teórica a través del modelado por computadora.

“Nuestra motivación para esta investigación es que podría haber un uso potencial, como material matricial, para la incorporación en compuestos ligeros en sistemas de vehículos no tripulados”, dijo la Dra. Yelena R. Sliozberg, científica de materiales computacionales en el laboratorio.

Los investigadores dijeron que los poliuretanos son materiales versátiles utilizados en una amplia variedad de aplicaciones, incluidos recubrimientos, espumas y elastómeros sólidos. Como adhesivos de película, por ejemplo, se usan comúnmente como agentes de unión entre capas de vidrio y como capas posteriores de polímero en el vidrio transparente o compuestos de plástico, como bloques de visión en las ventanas laterales utilizadas en los vehículos tácticos. En particular, los polímeros PUU segmentados de alto rendimiento exhiben propiedades físicas y mecánicas versátiles.

En esta investigación, el equipo utilizó el modelado por computadora para analizar la naturaleza de los materiales.

Sliozberg dijo que los compuestos jerárquicos son un área prometedora de investigación para los vehículos del Ejército, ya que son menos susceptibles a la corrosión, lo que lleva a la muerte prematura de los componentes.

“En contraste con los compuestos tradicionales termoendurecibles, los elastómeros de poli (uretanourea) son mucho menos frágiles y ofrecen un control incomparable sobre la arquitectura del material”, dijo Sliozberg. “Los compuestos de nanotubos / polímeros de carbono tienen características eléctricas y térmicas deseables que exhiben comportamientos superiores a los materiales de fibra convencionales”.

Sliozberg dijo que necesitan tener una comprensión más profunda de la naturaleza de las interacciones a nivel molecular en estos materiales para mejorar los niveles máximos de estrés que puede soportar y adaptar los mecanismos de disipación de energía.

La modificación química de los nanofillers no es trivial y generalmente disminuye sus propiedades al cambiar su estructura y química. Por ejemplo, el módulo de Young podría ser menor, explicó.

Los resultados de este equipo indican fuertemente la efectividad de la incorporación de nanotubos de carbono alineados para la optimización de la microestructura de polímeros PUU jerárquicos en la matriz, así como en la interfaz sin ninguna modificación de la superficie de relleno, dijo Sliozberg.

“Muestra que la presencia de alta afinidad de poli (uretano-urea) a los nanotubos de carbono conduciría a una nueva vía de síntesis verde sin la necesidad de ninguna funcionalización superficial de nanotubos para la fabricación de nanocompuestos jerárquicos de nanocompuestos de poli (uretano-urea) reforzados con nanotubos de carbono compuestos “, dijo.

Los coautores de Sliozberg para el artículo, “Simulación de dinámica de partículas disipativas de separación de microfase en nanocompuestos de poliuretano-urea” son Jeffrey L. Gair Jr., Scinetics, Inc., y el Dr. Alex J. Hsieh, del Instituto de Nanotecnologías de Soldados del laboratorio en Instituto de Tecnología de Massachusetts.

Los futuros vehículos del Ejército podrían ver una mejora en sus materiales estructurales, ya que son menos susceptibles a la corrosión, son livianos y tienen una conductividad eléctrica más alta que los elastómeros tradicionales. Los materiales también muestran un gran potencial para proteger los vehículos contra la acumulación de electricidad estática, descargas y rayos.

“Ciertos vehículos militares, como los helicópteros del Ejército, deben soportar vibraciones y fatiga intensas, y la naturaleza conductora de estos materiales podría conducir a un nivel sin precedentes de multifuncionalidad con potencial en el monitoreo de la salud estructural en tiempo real a través de la detección de tensión integrada y el monitoreo de daños que conducirán de manera segura y evaluar con precisión la vida restante en los componentes del vehículo “, dijo Sliozberg.

Los colaboradores de la Universidad de Drexel están promoviendo la investigación al investigar los usos potenciales de los polímeros PUU con nanotubos de carbono como materiales de filamentos para la impresión en 3D. El laboratorio no está realizando actualmente estos estudios en ningún vehículo. Los investigadores planean colaborar con otros equipos del Ejército para realizar pruebas en el futuro cercano.


Mejora de las propiedades eléctricas y mecánicas de las fibras a base de nanotubos de carbono.


Más información:
Yelena R. Sliozberg et al, Simulación de dinámica de partículas disipativas de separación de microfase en nanocompuestos de poliuretano-urea, Polímero (2020). DOI: 10.1016 / j.polymer.2020.122339

Proporcionado por
El laboratorio de investigación del ejército


Citación:
                                                 Los futuros vehículos del Ejército podrían ver una mejora en los materiales estructurales (2020, 13 de abril)
                                                 Consultado el 13 de abril de 2020
                                                 de https://phys.org/news/2020-04-future-army-vehicles-materials.html

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