Réparer les dommages cachés dans le carbone

7 août 2023

Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

faits vérifiés

relire

par l'Université de Newcastle à Singapour

Une équipe de chercheurs de Singapour et du Royaume-Uni, dirigée par le Dr Wei Liang Lai et supervisé par le professeur agrégé Kheng Lim Goh, a développé un appareil portable permettant de réparer les dommages difficiles à voir dans les matériaux en fibre de carbone. L'appareil présente un grand potentiel pour l'industrie aérospatiale, par exemple pour réparer le fuselage des avions commerciaux. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Polymers for Advanced Technologies.

Un nouvel appareil portable a été créé pour réparer les dommages presque invisibles sur les matériaux en fibre de carbone et époxy. Les chercheurs ont testé cet appareil sur des matériaux comportant différents nombres de couches, 16 et 24, et ont essayé trois types d'adhésifs : de l'époxy ordinaire, de l'époxy mélangé à des particules spéciales appelées nanotubes d'halloysite (E1HNT) et de l'époxy mélangé à des nanotubes de carbone (NF100, également connu sous le nom de nanotubes d'halloysite). sous le nom de "NanoForce E100" de Nano-Tech SPA. Ils ont utilisé la technologie infrarouge et des tests de compression pour voir à quel point les réparations fonctionnaient.

Malheureusement, tous les matériaux endommagés étaient beaucoup plus fragiles que ceux en bon état. Les chercheurs ont découvert que le nombre de couches dans le matériau était le facteur le plus important affectant le bon fonctionnement de la réparation. Pour le matériau à 16 couches, l'utilisation d'époxy ordinaire ou d'E1HNT sous vide a été la plus efficace pour restaurer ses propriétés d'étirement, tandis que l'utilisation de l'adhésif E1HNT à pression atmosphérique normale a mieux fonctionné pour réparer ses fractures.

Cependant, pour le matériau à 24 couches, les réparations n'ont pas permis de lui redonner complètement sa résistance d'origine car les dommages étaient plus compliqués. Les chercheurs ont discuté des méthodes de réparation les plus efficaces pour restaurer certaines propriétés des matériaux.

Avant cette étude, les chercheurs avaient étudié les propriétés de différents types de résine pour déterminer lesquelles seraient les plus efficaces pour réparer les matériaux composites endommagés. Ils ont envisagé les nanotubes d'halloysite (HNT) et les nanotubes de carbone (CNT) qui peuvent être mélangés à des adhésifs pour les rendre plus efficaces dans la fixation des matériaux endommagés. Cependant, ils devaient vérifier les performances de ces mélanges particules-adhésifs, en tenant compte de facteurs tels que la manière dont ils étaient préparés, les effets des types de particules utilisées et la quantité ajoutée.

Ils ont étudié deux adhésifs disponibles dans le commerce, Epo-Tek 301 et NanoForce E100, et ont également préparé des mélanges d'Epo-Tek 301 avec différentes quantités de HNT et d'Epo-Tek 301 avec des NTC traités et non traités.

Ils ont examiné diverses propriétés de ces adhésifs, notamment leur résistance (à l'aide d'un testeur micromécanique dédié développé conjointement par des chercheurs de Sensorcraft Technology (S) Pte Ltd et de l'Université de Newcastle à Singapour), leur adhérence aux objets, leurs caractéristiques physiques telles que la façon dont ils adhèrent aux objets. ils se propagent, leur capacité à gérer la chaleur et leurs caractéristiques chimiques.

Les résultats ont montré que l'ajout de 1 % de HNT à l'Epo-Tek 301 ne modifiait pas beaucoup ses propriétés, mais que l'utilisation de davantage de HNT affaiblissait l'adhésif et modifiait son comportement lorsqu'il était exposé à la chaleur. D’un autre côté, l’ajout de NTC n’a pas amélioré les propriétés de l’adhésif. En fait, les adhésifs contenant des NTC sont devenus plus épais et pourraient ne pas fonctionner correctement pour réparer les matériaux composites, car ils pourraient ne pas s'infiltrer facilement dans les zones endommagées.

Ainsi, lors du choix d’un adhésif pour réparer des matériaux composites endommagés, il est important de choisir judicieusement en tenant compte de tous ces facteurs.

Plus d'information: WL Lai et al, Approche d'injection de résine in situ pour réparer les stratifiés époxy renforcés de fibres de carbone endommagés par un impact à peine visible : optimisation des paramètres de réparation à l'aide de la méthode Taguchi, Polymer Composites (2023). DOI : 10.1002/pièce.27327