嘉民技术为复合材料整合开发纳米森林技术

目前的高温聚合物复合材料经常面临机械性能的权衡，特别是在层间剪切强度（ILSS）方面。这些限制限制了设计可能性，并且需要在厚度和结构完整性方面做出妥协，特别是对于需要高玻璃化转变温度（Tg).Goodman Technologies LLC（GT， Largo， Fla.， U..）通过该公司的GTNANO对齐纳米森林技术（ANT）和纳米树脂引入对齐碳纳米管ACNTs，据报道，这些技术可显著提高复合材料的ILSS、韧性和抗疲劳性。该技术消除了对增加厚度和更大圆角半径的需求，使其成为喷气发动机定子叶片等重量和性能至关重要的应用的理想选择。

GTNANO ANT和纳米树脂解决方案，包括专利和正在申请专利的方案，与广泛的制造工艺兼容，包括增材和机器人方法、VARTM、RTM等，并且可以集成到大多数复合材料系统中——环氧树脂、聚酰亚胺、陶瓷基体、碳/碳和双马来酰亚胺。GT表示，这种多功能性使ANT适用于多个领域，包括航空、太空、海洋和陆地。在国防领域，ANT为美国海军和国防部（DOD）提供跨企业解决方案，增强飞机、导弹、船舶、涡轮叶片、航天器、立方体卫星、无人机以及电磁和武器效果屏蔽中使用的复合材料。该技术还有望用于热保护系统和热结构，这些都是高超音速飞行和太空探索中的关键部件。

ANT的功效已通过多个I-III期SBIR/STTR项目得到验证，证明其有能力制造更轻、更强、更坚韧的纳米复合材料，这些纳米复合材料可以承受高超音速飞行、深度低温、太空辐射和全天候环境等极端条件。

据该公司称，将ANT引入复合材料后，在关键性能指标上取得了两位数到三位数的百分比改进。对于飞机来说，这些材料减轻了重量，提高了燃油效率，扩大了操作范围，同时保持了低可观察性。航天器受益于增强的尺寸稳定性和在恶劣环境中的生存能力。此外，ANT技术降低了尺寸公差和废品率，使其非常适合战斗机等精密应用。在主要航空航天和国防专业公司的支持下，GTNANO准备将这些进步转化为飞机、导弹、航天器、无人机、船舶、涡轮叶片、屏蔽和高超音速系统的记录计划，使用人工智能驱动的增材制造和机器人制造实现快速和可重复的生产。

在集成GTNANO ANT时，复合材料的其他优点包括：

引入一种新颖的“纳米威扣”效应，可改善层压复合材料的机械和热性能。该技术使复合材料在多个方向上表现良好，解决了层压板结构的传统弱点。

将ANT整合到现有的复合材料系统中可以减少废品、返工和维修成本，从而降低维护成本。所得材料的 I 型断裂韧性提高了 45-120%，使其成为极端环境中应用的理想选择。

ANT的特性使得制造飞机、无人机和船舶成为可能，这些飞机、无人机和船舶的雷达截面减小了，从而增强了它们的隐身能力。这对于军事和商业应用都至关重要，因为在军事和商业应用中，低可观察性是一种战略优势。

纳米森林增强聚酰亚胺、双马来酰亚胺和环氧树脂复合材料的开发满足了高温应用的特定需求。这些材料现在更坚固、更耐用，具有改进的正交性能，使其成为航空航天发动机部件、机身结构和海军应用的理想选择。

集成了 GTNANO 的复合材料示例显示 Mode 1 断裂韧性增加，并且是 ILSS 的指标： 据GT称，GTNANO ANT正在从研究过渡到实际应用。在第二阶段之后，GT计划与发动机和机身系统制造商合作完成全面的大型矩阵测试，以构建和测试原型。这些原型将验证该技术在操作环境中的性能，为集成到记录程序中铺平道路。