پژوهشگران سنگاپوری موفق به تولید نانوکامپوزیت آلیاژی از آلومینیوم شدند که خواص مکانیکی بسیار خوبی برای استفاده در خودروها و هواپیماها دارد.
تولید نانوکامپوزیت آلیاژی، برای استفاده در خودرو و هواپیما
یکی از چالش‌ها در تولید نانوکامپوزیت‌های الاستیک و مستحکم، ایجاد توزیع یکنواخت نانوذرات در بدنه نانوکامپوزیت است. اخیراً محققان مؤسسه آاستار از روشی موسوم به چرخش اصطکاکی برای تولید نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات اکسید آلومینیوم استفاده کردند به‌طوری که این ذرات به‌صورت یکنواخت درون نانوکامپوزیت (آلومینیوم) پخش شده‌است. با این روش می‌توان نانوکامپوزیت‌هایی برای استفاده در خودروها و صنایع هوایی تولید کرد.
جانفنگ گو از محققان این پروژه می‌گوید: «روش‌های متالورژی پودری یا پردازش سیالی نمی‌توانند منجر به تولید نانوکامپوزیت‌های یکنواختی شوند.»
این گروه تحقیقاتی صدها سوراخ با قطر یک میلیمتر روی سطح لایه نازکی از آلیاژ آلومینیوم ایجاد کردند. آن‌ها دوغابی حاوی نانوذرات اکسید آلومینیوم را به حفره‌های این لایه نازک تزریق کرده و آن را درون کوره حرارت دادند. پس از سرد کردن، ابزار چرخانی را روی آن به کار گرفتند که در واقع مرحله چرخه اصطکاکی است. اصطکاک ایجاد شده بین این ابزار و ورق موجب پلاستیزه شدن ماده می‌شود. این ابزار روی سطح می‌چرخد تا تمام سطح ورق را پلاستیزه کند.
قرار دادن نانوذرات روی سطح، پیش از اعمال چرخنده موجب افزایش غلظت نانوذرات در کامپوزیت می‌شود. با این کار مقدار ذرات سرگردان تولید شده در اثر فرآیند پردازش به حداقل می‌رسد. این گروه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی به بررسی اثر عوامل مختلف روی استحکام نانوکامپوزیت‌ها پرداختند. نتایج اولیه نشان داد که نانوذرات کاملاً یکنواخت هستند؛ این بدان معناست که نقطه ضعفی در این نانوکامپوزیت وجود ندارد. همچنین مشخص شد که مقدار تبلور مجدد بلورهای ماتریکس آلومینیوم که بعد از پلاستیزه کردن ایجاد می‌شود، بسیار کم است. به دلیل کوچک بودن دانه‌های ماتریکس آلومینیوم، این ذرات به راحتی می‌توانند از کنار هم عبور کنند که در نهایت موجب افزایش استحکام نانوکامپوزیت می‌شود.
بعد از چهار بار پردازش با ابزار چرخنده، کوچکترین دانه‌بندی و بهترین توزیع نانوذرات به‌دست می‌آید. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که سختی و کشش سطحی این کامپوزیت‌ها به شدت بهبود یافته است. پژوهشگران این پروژه قصد دارند تا خواص مکانیکی و گرمایی این نانوکامپوزیت را بهبود دهند.
