CFRP是理想的輕量化材料，常被用于航空飛行器的外飾件。盡管在輕量化方面CFRP優(yōu)勢(shì)明顯，但它也有明顯的缺點(diǎn)，即導(dǎo)電性和耐熱性較差，這使該材料更易遭遇雷擊。因此，雷擊對(duì)CFRP的破壞往往是災(zāi)難性的。

 

       常用的雷擊防護(hù)（LSP）技術(shù)是在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)頂部覆蓋金屬箔或薄膜。該技術(shù)的突出缺點(diǎn)包括重量增加、電偶腐蝕和昂貴的集成/維修成本。在ORNL的研究中，研究者開(kāi)發(fā)了一種易于應(yīng)用的全聚合物雷擊防護(hù)新材料。該材料是在熱固性交聯(lián)聚合物二乙烯基苯（DVB）中添加聚苯胺（PANI）等本征導(dǎo)電聚合物，制成的厚度為0.25-0.4 mm的粘接層。實(shí)驗(yàn)中，CFRP結(jié)構(gòu)表面涂覆一層PANI基雷擊防護(hù)層，當(dāng)模擬雷擊電流為100 kA時(shí)，樣品實(shí)現(xiàn)了有效的電流耗散，而樣品結(jié)構(gòu)本身保持100%安全。PANI因?yàn)榫哂凶越M裝性能，而擁有形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力，這使它與碳/金屬納米填料的雷擊防護(hù)技術(shù)相比更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，該研究還證明，含有PANI保護(hù)層的CFRP結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度接近100%。

 

        “我們采用3D打印技術(shù)，在CFRP表面涂覆一層易于操作的粘接材料，”ORNL的Vipin Kumar表示。“特殊的聚合物鏈段結(jié)構(gòu)使得該材料導(dǎo)電性更強(qiáng)、熱處理時(shí)的強(qiáng)度更高。”在該研究中，研究者對(duì)有、無(wú)聚合物保護(hù)的CFRP材料進(jìn)行了模擬雷擊的對(duì)照試驗(yàn)。“經(jīng)目測(cè)，有聚合物保護(hù)的CFRP試樣表現(xiàn)出了極小的損傷，且散熱更加均勻，”Kumar介紹說(shuō)。“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚合物層為雷擊電流的導(dǎo)出提供了有效且連續(xù)的路徑。”

 

       相關(guān)研究?jī)?nèi)容發(fā)表在Composites Science and Technology, Volume 172, 1 March 2019，49-57。