Los investigadores han logrado un gran avance en el desarrollo denanotubos de carbono (CNT)compuestos de aluminio reforzado mediante el uso de CNT ultracortos con una dispersabilidad intracristalina única. Los nanotubos de carbono a nanoescala están distribuidos uniformemente dentro de los granos de aluminio ultrafinos. En comparación con los compuestos típicos de CNT/Al con dispersión intergranular de CNT, este compuesto intracristalino de nanotubos de carbono/aluminio tiene una mayor capacidad para anclar y mantener dislocaciones, lo que resulta en una mayor resistencia y ductilidad. Esta innovadora estrategia de dispersión intracristalina proporciona una nueva vía para desarrollar materiales compuestos a base de metal reforzados con nanocarbonos fuertes y resistentes. La investigación ha sido publicada recientemente en una prestigiosa revista académica.
Según los investigadores, la utilización de CNT ultracortos ofrece varias ventajas sobre los CNT tradicionales, incluida una mejor dispersabilidad y menores costos de procesamiento. La distribución de CNT dentro de los granos de aluminio elimina el riesgo de aglomeración de CNT y la formación de huecos interfaciales. Esta dispersión intracristalina mejora significativamente el rendimiento mecánico general del material compuesto.
El estudio proporciona información sobre las propiedades mecánicas de los compuestos de aluminio y nanotubos de carbono intracristalinos y abre nuevas posibilidades para diseñar materiales compuestos nanoestructurados a base de metal con resistencia y ductilidad superiores. Estos materiales tienen aplicaciones potenciales en los campos aeroespacial, automovilístico y otros campos de la ingeniería de alto rendimiento.
Figura 1. Diagrama esquemático de la preparación de materiales compuestos CNT/Al largos y cortos mediante procesos de molienda de bolas, sinterización y extrusión en caliente de velocidad variable.
Figura 2. Imágenes TEM de materiales compuestos CNT/Al largos (a) y cortos (b). El porcentaje y la distribución de longitud de nanotubos de carbono intergranulares e intragranulares en materiales compuestos extruidos: (a) materiales compuestos CNT/Al largos, (b) materiales compuestos CNT/Al cortos.
Figura 3. (a) Imagen STEM de un material compuesto de nanotubos de carbono/aluminio largos, con flechas blancas que muestran nanotubos de carbono y (bd) HRTM que muestra la estructura de nanotubos de carbono, con γ - Al2O3 y Al4C3; (e) Material compuesto CNT/Al corto, la flecha blanca representa los CNT, (fh) HRTEM representa la estructura de los CNT y γ - Al2O3.
Figura 4. (a) Curva de tensión-deformación de ingeniería, (b) Curva de tensión-deformación verdadera, (c) Curva de velocidad de endurecimiento por deformación de Al y materiales compuestos CNT/Al largos y cortos. (d) Tasa de elongación y fortalecimiento de la eficiencia.
Figura 5. Imágenes STEM y densidad de dislocación de materiales compuestos después de una deformación por tracción del 4%: (a), (c) materiales compuestos CNT/Al largos y (b), (d) materiales compuestos CNT/Al cortos.
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