Forskning på UAV-applikasjoner av basalt twill-stoff
BasaltfiberHvordan den er laget, strukturen og hvor sterk den holder seg
Naturlig og giftfritt materiale basaltfiber produseres ved å smelte og trekke ut vulkanske bergarter. For å lage basaltfibre, basaltmalm varmes opp til omtrent 1500 °C før den trekkes inn i kontinuerlige tråder gjennom spinndyser av platina-rhodiumlegering. Basaltfiber har overlegne egenskaper på grunn av sin geologiske opprinnelse: den tåler et bredt temperaturområde, men den kontinuerlige driften ved 600 °C overgår de fleste harpiksmatriser og Glassfibers. Basaltfiberens motstand mot alkaliske og sure miljøer sikrer forlenget levetid i et tøft miljø som høy luftfuktighet og tilstedeværelse av korrosiv gass i forhold til noen varianter av GFRP.
Utforsker twillvevemønstre
Twillvev produserer lengre renning- eller innslagsfloattråder som genererer et stoff som draperer effektivt og passer perfekt. Twill-stoffer er enklere å legge for hånd i UAV-deler med komplekse buede profiler som luftinntak og vingebekledninger enn vanlig vevde stoffer, og dette forenkler prosessen med manuell legging og reduserer defekter som rynker eller feiljustering av fibrene. Fordelen med det er at det kan brukes i vakuumassistert harpiksinfusjonsstøping (VARTM) og harpiksoverføringsstøping (RTM).
De mekaniske fordelene med twillstrukturen er at dens lange flytetråder reduserer fiberkrymping. Krympingen av fiberen skal teoretisk sett forbedre fiberens strekkfasthetskonverteringseffektivitet, noe som gjør at kompositten kan utnytte fiberstyrken bedre. Twillstoffer har imidlertid ikke like mange sammenflettede garn som enkle vevestoffer, noe som har en tendens til å senke skjærmodulen i planet noe på grunn av stoffets ekstra fleksibilitet.
Synergistisk forsterkende effekt av twillstruktur på skadetoleranse: Basaltfiberforsterkede polymerforbindelser (BFRP) er allerede kjent for å ha høy seighet, slik at deres feilmoduser normalt involverer mer godartet fiberutvinning, i motsetning til sprøbrudd. I denne forbindelse forsterker twill-geometrien dette fenomenet ytterligere. Den utvidede deformerbarheten til twill-stoffet gir det en høy energiabsorberende evne i tilfeller av støtbelastning. Fordelingen av fibre og små plastiske deformasjonssoner avgir høyere støtenergi. Som sådan genererer den naturlige holdbarheten til BFRP, sammen med dens energiabsorberende mekanisme på grunn av twill-vevstrukturen, en synergistisk effekt på den totale støtskadetoleransen, noe som forbedrer den spesifikke energiabsorpsjonen til et materiale (SEA). Dette gjør BFRP twill-stoff til en utmerket kandidat for UAV-landingsunderstell eller vingeforkanter og områder utsatt for fuglekollisjoner eller ruskpåvirkning, eller andre områder som øker UAV-ens strukturelle overlevelsesevne betydelig i et komplekst driftsmiljø.
