Interfacial Wetting and Adhesion Enhancement in Advanced Organic-Fiber/Polymer Composites through a "Nano-nectar" Methodology

通过“纳米花蜜”方法增强先进有机纤维/聚合物复合材料的界面润湿和附着力

基本信息

  • 批准号:
    1029940
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-15 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this award is to establish the mechanism that is responsible for wetting and adhesion in organic fiber reinforced polymeric composite materials. Instead of applying fiber surface treatments to the organic fibers that can degrade the organic fiber properties, this methodology involves development of a reactive "nano-nectar" (a "liquid nano-reinforcement") that will lead to reactive nano-matrix materials for improved wettability to the organic fiber surface. Not a simple mixture of nanofiller and polymers, the nano-nectar based reactive nano-epoxy materials are chemically unified and will result in significantly enhanced mechanical properties for their composites. Deliverables include a nanotechnology method for the nano-nectar fabrication, mechanisms of the interfacial wetting/adhesion enhancement, and establishment of the relationships of structure and properties of composites on macro-, micro- and nano-scale levels.If successful, the results of this research will demonstrate that nanotechnology is an effective tool for improving interfacial wetting/adhesion of fiber composites. It will offer enhanced composite properties without sacrificing the inherent benefits of the organic fibers. Development of such an approach will be a viable alternative for current ineffective surface treatments for organic fibers. Success of this research will initiate new studies on surface and interface science and engineering and will contribute to the development of new lightweight high performance composites for a broad array of industry sectors including aerospace, renewable energy structures, and ground transportation systems. Organic fibers can avoid problems with carbon fibers such as corrosion with metals and importantly, this cost/energy efficient technology may provide a realistic option to the growing demand for carbon fiber composites, which are currently suffering from a global shortage as applications increase. Students with different levels including under-represented groups will benefit from lectures and seminars as well as involvement in the research.
该奖项的研究目标是建立负责有机纤维增强聚合物复合材料的润湿和粘附的机制。该方法没有将纤维表面处理应用于可以降解有机纤维特性的有机纤维,而是涉及开发反应性的“纳米 - 纳米核”(一种“液体纳米增强”),这将导致反应性纳米 - 摩尔克体材料的改善材料有机纤维表面的润湿性。基于纳米孔的反应性纳米环氧材料并不是纳米填料和聚合物的简单混合物,是化学统一的,并将导致其复合材料的机械性能显着增强。可交付成果包括用于纳米纳米制造的纳米技术方法,界面润湿/附着力增强的机制,以及建立复合材料与宏观,微观和纳米尺度水平的结构和特性的关系。如果成功的结果,这项研究将证明纳米技术是改善纤维复合材料界面润湿/粘附的有效工具。它将提供增强的复合性能,而无需牺牲有机纤维的固有益处。这种方法的开发将是当前有机纤维表面处理无效的表面处理的可行替代方法。这项研究的成功将启动有关表面和界面科学和工程学的新研究,并将为新的轻质高性能复合材料的发展做出贡献,用于广泛的行业领域,包括航空航天,可再生能源结构和地面运输系统。有机纤维可以避免碳纤维的问题,例如金属腐蚀,重要的是,这种成本/节能技术可能为对碳纤维复合材料的需求不断增长提供了现实的选择,而碳纤维复合材料的需求不断增长,这些碳纤维复合材料目前由于应用程序的增加而遭受全球短缺。包括代表性不足的群体在内的不同级别的学生将从讲座和研讨会中受益,并参与研究。

项目成果

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