用于飞机机翼和机身的复合材料通常是在大型工业级烤箱中制造的:多层聚合物层在高达750华氏度的高温下喷射，并固化成一种坚固、有弹性的材料。使用这种方法，首先需要相当大的能量来加热烤箱，然后是周围的气体，最后是实际的复合材料。
麻省理工学院的航空航天工程师现在已经开发出一种碳纳米管（CNT）薄膜，可以加热和固化复合材料，而无需大量烤箱。当连接到电源并在多层聚合物复合物上缠绕时，加热的膜刺激聚合物以固化。
该小组在一种用于飞机部件的普通碳纤维材料上测试了这种薄膜，发现这种薄膜制造出的复合材料与传统烤箱制造的材料一样坚固，而只使用了1%的能源。
麻省理工学院的航空航天副教授Brian L. Powerle表示，新的“烤箱”方法可以为几乎任何工业综合提供更直接的节能的制造方法。
沃尔德表示:“通常情况下，如果你要为一架空客A350或波音787客机烹饪机身，你需要一个四层楼高的烤箱，而这需要数千万美元的基础设施，而你根本不需要。”“我们的技术将热量放在需要的地方，直接与正在组装的部件接触。把它想象成自动加热的披萨。不用烤箱，你只要把披萨插到墙上，它就能自己烤了。”
沃德尔说，碳纳米管薄膜也非常轻:当它融合了底层的聚合物层后，薄膜本身——只有人类头发直径的一小部分——与复合材料相结合，增加的重量可以忽略不计。
该团队，包括MIT Lee和Itai Stein和Metis Design Corporation的Seth Kessler，已发表在杂志的结果ACS应用材料与界面。
碳纳米管除冰装置
近年来，伍德尔和他的同事们已经尝试过CNT电影，主要用于除冰飞机翅膀。该团队认识到，除了它们可忽略的重量之外，碳纳米管在暴露于电流时高热。
该小组首先开发了一种技术，以制造排列整齐的碳纳米管薄膜，由微小的晶体碳管组成，像森林中的树木一样直立。研究人员用一根杆子把“森林”碾平，形成了排列整齐的碳纳米管的致密薄膜。
在实验中，Waterle和他的团队通过常规的烤箱固化方法将薄膜整合到飞机翅膀中，表明当施加电压时，薄膜产生热量，防止冰块成型。
除冰测试启发了一个问题：如果CNT薄膜可以产生热量，为什么不使用它来制作复合材料本身？
你能有多热?
在初步实验中，研究人员调查了胶片融合了两种类型的航空级复合材料，通常用于飞机翼和机身。通常，由约16层组成的材料，在高温工业烘箱中凝固或交联。
研究人员制造了一种碳纳米管薄膜，大小约为一张便利贴，并将薄膜放置在一个方形的Cycom 5320-1上。他们将电极连接到薄膜上，然后施加电流来加热薄膜和Cycom复合材料层中的底层聚合物。
该团队测量了凝固的能量，或者交联，聚合物和碳纤维层，发现CNT膜使用了一种百分之一来用于固化复合材料的基于烘箱的方法所需的电力。两种方法产生具有相似性质的复合材料，例如交联密度。
沃德尔说，这个结果促使研究小组进一步测试碳纳米管薄膜:由于不同的复合材料需要不同的温度才能融合，研究人员想看看碳纳米管薄膜是否真的能够承受热量。
“在某些时候，加热器炒了，”沃德说。“他们氧化，或者有不同的方式失败。我们想要看到的是这种材料有多热。“
为此，该组测试了电影产生更高且较高温度的能力，发现它超过1000°F。相比之下，一些最高温度的航空航天聚合物需要高达750 f的温度以固化。
沃尔德说:“我们可以在这些温度下进行加工，这意味着没有我们不能加工的复合材料。”“这真的为这项技术打开了所有聚合物材料的大门。”
该团队正在与工业合作伙伴合作，找到扩大技术的方法，以制造足够大的复合材料，以制作飞机机身和翅膀。
“需要有一些思想给予电极，以及你将如何在非常大的区域上有效地进行电气接触，”Waterle说。“你需要比目前放入烤箱的力量更少。我不认为这是一个挑战，但必须要做。“
Michigan Technology大学的计算力学教授Gregory Odegard表示，该集团的碳纳米管电影可以旨在提高大型复合材料的制造工艺的质量和效率，例如商用飞机上的翅膀。新技术也可能对缺乏大型工业烤箱的较小公司打开门。
Odegard说:“想要制造复合材料部件的小公司或许可以在不投资大型烤箱或外包的情况下做到这一点。”Odegard没有参与这项研究。“这可能会在复合材料领域带来更多创新，并可能改善复合材料的性能和使用。”
该研究部分由空中客车集团，波音，Greataer，洛克希德Martin，Saab Ab，Tohotenax，Ansys Inc.的Ansys Inc.以及美国陆军研究办公室的空军研究实验室。
提交：M2M（机器到机器）
