Le misurazioni elettriche in fibra di carbonio aprono la strada alle tecnologie di protezione contro i fulmini

Le strutture composite polimeriche rinforzate con fibra di carbonio svolgono un ruolo sempre più importante nel settore aerospaziale, delle infrastrutture, della produzione di energia e dei trasporti. Tuttavia, il comportamento elettrico del composito è difficile da misurare o prevedere a causa della conduttività elettrica delle fibre di carbonio del componente e della complessa microstruttura gerarchica del composito.

in un Rivista di fisica applicataRicercatori dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign segnalano la prima misurazione diretta della resistenza elettrica trasversale di un singolo pezzo fibra di carbonio. I ricercatori hanno combinato un’attenta preparazione del campione con una tecnica chiamata metodo van der Pau per realizzare questa impegnativa misurazione.

Le nostre esperienze lo confermano proprietà elettriche “Le tangenziali delle fibre di carbonio non sono le stesse delle proprietà misurate lungo le lunghezze delle fibre”, ha detto la coautrice Nancy Sotos.

Quando produci fibra di carbonio, la fibra di carbonio resistente legami covalenti Sono allineati in piani paralleli all’asse della fibra in direzione longitudinale. Esistono solo deboli collegamenti di Van der Waals tra i livelli in direzione latitudinale, con conseguente proprietà dipendenti dalla direzione.

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica nota come metodo van der Pauw per misurare con precisione la resistenza nella direzione trasversale delle fibre di carbonio. Le misurazioni della resistenza sono state eseguite su un chip in fibra di carbonio tagliato utilizzando un fascio di ioni focalizzato e collegato agli elettrodi per le misurazioni della resistenza elettrica.

“I nostri risultati rivelano che le fibre di carbonio IM7 sono elettricamente conduttive nella direzione parallela alla lunghezza”, ha affermato il coautore Satoshi Matsu.

In precedenza, il metodo van der Pauw veniva utilizzato principalmente per misurare la resistenza di film o dischi sottili. I ricercatori hanno tagliato ed elaborato un vetrino in fibra di carbonio con un fascio di ioni focalizzato e un ago, uno strumento più comunemente usato per preparare campioni di microscopia elettronica a trasmissione.

I ricercatori stanno ora lavorando su misurazioni della resistenza di contatto elettrico tra le fibre di carbonio. La resistenza di contatto elettrico dipende dalla resistenza elettrica e zona di cucitura, che varia anche a seconda dell’angolo con cui le fibrille si intersecano tra loro.

Successivamente, hanno in programma di controllare la trasversale elettrica resistenza specifica Misure su diversi tipi di carbonio Fibre con condizioni di misurazione variabili come la temperatura ambientale.

“Questa procedura può essere applicata anche ad altri materiali in fibra conduttiva omogenei con un diametro di micron come fibre polimeriche conduttive o fibre metalliche”, ha affermato Soto.