Basalttitwill-kankaan UAV-sovellusten tutkimus
Basaltikuitu: Miten se on valmistettu, sen rakenne ja kuinka vahva se pysyy
Luonnollinen ja myrkytön materiaali basaltikuitu tuotetaan sulattamalla ja vetämällä vulkaanisia kiviä. Luodakseen basalttikuidut, basalttimalmia kuumennetaan noin 1500 °C:een ennen kuin se vedetään jatkuviksi langoiksi platina-rodiumseoskehruuttimien läpi. Basalttikuidulla on geologisen alkuperänsä ansiosta erinomaiset ominaisuudet: se kestää laajan lämpötila-alueen, mutta sen jatkuva toiminta 600 °C:ssa ylittää useimpien hartsimatriisien ja Lasikuitus. Basalttikuidun kestävyys emäksisille ja happamille ympäristöille varmistaa sen pidemmän käyttöiän ankarissa olosuhteissa, kuten korkeassa kosteudessa ja syövyttävien kaasujen läsnä ollessa, verrattuna joihinkin lasikuituvahvisteisen muovin muunnelmiin.
Twill-kudoskuvioiden tutkiminen
Twill-kudos tuottaa pidennettyjä loimi- tai kudelankoja, jotka laskeutuvat tehokkaasti ja istuvat täydellisesti. Twill-kankaat on helpompi asentaa käsin UAV-osiin, joissa on monimutkaisia kaarevia profiileja, kuten ilmanottoaukot ja siipien katteet, kuin palttinakudotut kankaat, mikä yksinkertaistaa käsin asennusprosessia ja vähentää vikoja, kuten ryppyjä tai kuitujen virheasentoja. Sen etuna on, että sitä voidaan käyttää tyhjiöavusteisessa hartsi-infuusiomuovauksessa (VARTM) ja hartsisiirtomuovauksessa (RTM).
Twill-rakenteen mekaanisiin etuihin kuuluu, että sen pitkät juoksut vähentävät kuidun käpristymistä. Kuidun käpristymisen pitäisi teoriassa parantaa kuidun vetolujuuden muuntotehokkuutta, mikä mahdollistaa komposiitin hyödyntää kuidun lujuutta täysimääräisemmin. Twill-kankaissa ei kuitenkaan ole yhtä paljon lomittuvia lankoja kuin palttinasidoskankaissa, mikä yleensä hieman pienentää niiden tasosuuntaista leikkausmoduulia kankaan lisäjoustavuuden vuoksi.
Twill-rakenteen synergistinen vahvistava vaikutus vaurionsietokykyyn: Basaltikuituvahvisteiset polymeeriyhdisteet (BFRP) tiedetään jo olevan erittäin sitkeitä, joten niiden murtumistapoihin liittyy yleensä vahingollisempi kuidun irtoaminen haurasmurtuman sijaan. Tässä suhteessa twill-geometria parantaa tätä ilmiötä entisestään. Twill-kankaan laajennettu muodonmuutoskyky antaa sille suuren energianvaimennuskyvyn iskukuormituksen yhteydessä. Kuitujen jakautuminen ja pienet plastiset muodonmuutosvyöhykkeet haihduttavat suurempaa iskuenergiaa. Siten BFRP:n luonnollinen kestävyys yhdessä sen twill-kudosrakenteen ansiosta energianvaimennusmekanismin kanssa luo synergistisen vaikutuksen materiaalin yleiseen iskuvaurion sietokykyyn, mikä parantaa materiaalin ominaisenergian absorptiota (SEA). Tämä tekee BFRP-twill-kankaasta erinomaisen ehdokkaan miehittämättömien ilma-alusten laskutelineisiin tai siipien etureunoihin ja lintujen iskuille tai roskien iskuille alttiisiin alueisiin tai mihin tahansa muuhun alueeseen, joka lisää merkittävästi miehittämättömän ilma-aluksen rakenteellista kestävyyttä monimutkaisessa toimintaympäristössä.
