Les chercheurs ont fait une percée dans le développement denanotube de carbone (NTC)composites d'aluminium renforcés en utilisant des NTC ultra-courts avec une dispersibilité intra-cristalline unique. Les nanotubes de carbone à l'échelle nanométrique sont uniformément répartis dans les grains d'aluminium ultra-fins. Comparé aux composites CNT/Al typiques avec dispersion inter-granulaire de CNT, ce composite intra-cristallin de nanotubes de carbone/aluminium a une plus grande capacité à ancrer et à maintenir les dislocations, ce qui se traduit par une résistance et une ductilité améliorées. Cette stratégie innovante de dispersion intracristalline offre une nouvelle voie pour développer des matériaux composites à base de métal renforcés de nanocarbones, solides et résistants. La recherche a été publiée récemment dans une revue universitaire prestigieuse.
Selon les chercheurs, l’utilisation de NTC ultra-courts offre plusieurs avantages par rapport aux NTC traditionnels, notamment une meilleure dispersibilité et des coûts de traitement inférieurs. La répartition des NTC à l'intérieur des grains d'aluminium élimine le risque d'agglomération des NTC et la formation de vides interfaciaux. Cette dispersion intra-cristalline améliore significativement les performances mécaniques globales du matériau composite.
L’étude donne un aperçu des propriétés mécaniques des composites intra-cristallins nanotubes de carbone/aluminium et ouvre de nouvelles possibilités pour la conception de matériaux composites nanostructurés à base de métal dotés d’une résistance et d’une ductilité supérieures. Ces matériaux ont des applications potentielles dans l’aérospatiale, l’automobile et d’autres domaines d’ingénierie de haute performance.
Figure 1. Diagramme schématique de la préparation de matériaux composites CNT/Al longs et courts par des processus de broyage à billes à vitesse variable, de frittage et d'extrusion à chaud
Figure 2. Images TEM de matériaux composites CNT/Al longs (a) et courts (b). Le pourcentage et la répartition en longueur des nanotubes de carbone intergranulaires et intragranulaires dans les matériaux composites extrudés : (a) matériaux composites CNT/Al longs, (b) matériaux composites CNT/Al courts.
Figure 3. (a) Image STEM d'un long matériau composite nanotube de carbone/aluminium, avec des flèches blanches affichant les nanotubes de carbone et (b-d) HRTM affichant la structure des nanotubes de carbone, avec γ - Al2O3 et Al4C3 ; (e) Matériau composite court CNT / Al, la flèche blanche représente les NTC, (f-h) HRTEM représente la structure des NTC et γ - Al2O3.
Figure 4. (a) Courbe contrainte-déformation de traction technique, (b) Courbe contrainte-déformation réelle, (c) Courbe de taux de durcissement par déformation de l'Al et des matériaux composites CNT/Al longs et courts. (d) Taux d'allongement et efficacité de renforcement.
Figure 5. Images STEM et densité de dislocation de matériaux composites après une déformation en traction de 4 % : (a), (c) matériaux composites CNT/Al longs et (b), (d) matériaux composites CNT/Al courts.
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