งานวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ผ้าทวิลล์บะซอลต์กับโดรน

เส้นใยบะซอลต์: วิธีการผลิต โครงสร้าง และความแข็งแรงทนทาน

วัสดุจากธรรมชาติและปลอดสารพิษ เส้นใยบะซอลต์ เกิดจากการหลอมและการดึงหินภูเขาไฟ เพื่อสร้าง เส้นใยบะซอลต์แร่บะซอลต์จะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1500°C ก่อนที่จะถูกดึงเป็นเส้นใยต่อเนื่องผ่านหัวฉีดโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียม เส้นใยบะซอลต์มีคุณสมบัติที่เหนือกว่าเนื่องจากแหล่งกำเนิดทางธรณีวิทยา คือสามารถทนต่ออุณหภูมิได้หลากหลาย แต่การใช้งานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 600°C นั้นเหนือกว่าเมทริกซ์เรซินส่วนใหญ่ ใยแก้วความทนทานของเส้นใยบะซอลต์ต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและกรด ช่วยให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ความชื้นสูงและการมีก๊าซกัดกร่อน เมื่อเทียบกับ GFRP บางชนิด

สำรวจลวดลายการทอแบบทวิลล์

การทอแบบทวิลล์ทำให้เกิดเส้นด้ายยืนหรือเส้นด้ายพุ่งที่ยาวขึ้น ส่งผลให้ผ้ามีลักษณะทิ้งตัวสวยงามและเข้ารูปได้อย่างสมบูรณ์แบบ ผ้าทวิลล์ ผ้าทอชนิดนี้ทอด้วยมือได้ง่ายกว่าผ้าทอธรรมดาในชิ้นส่วนโดรนที่มีรูปทรงโค้งซับซ้อน เช่น ช่องรับอากาศและส่วนครอบปีก และยังช่วยลดความยุ่งยากในการทอด้วยมือ ลดข้อบกพร่อง เช่น รอยย่นหรือการเรียงตัวของเส้นใยที่ไม่ตรงกัน ข้อดีคือสามารถใช้ได้ทั้งในกระบวนการขึ้นรูปด้วยการฉีดเรซินแบบสุญญากาศ (VARTM) และกระบวนการขึ้นรูปด้วยการถ่ายโอนเรซิน (RTM)
ข้อดีเชิงกลของโครงสร้างแบบทวิลล์คือ เส้นใยที่ยาวช่วยลดการโค้งงอของเส้นใย การโค้งงอของเส้นใยควรจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงความแข็งแรงดึงของเส้นใย ทำให้วัสดุคอมโพสิตสามารถใช้ประโยชน์จากความแข็งแรงของเส้นใยได้อย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ผ้าทวิลล์มีเส้นใยที่สานกันน้อยกว่าผ้าทอธรรมดา ซึ่งมีแนวโน้มที่จะลดค่าโมดูลัสเฉือนในระนาบลงเล็กน้อยเนื่องจากความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นของผ้า

ผลเสริมฤทธิ์กันของโครงสร้างลายทแยงในการเสริมความทนทานต่อความเสียหาย: สารประกอบพอลิเมอร์เสริมใยหินบะซอลต์ (BFRP) เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าวัสดุ BFRP มีความเหนียวสูง ทำให้ลักษณะการแตกหักมักเป็นการดึงเส้นใยออกมาเล็กน้อย มากกว่าการแตกหักแบบเปราะ ในแง่นี้ รูปทรงแบบทวิลล์ช่วยเสริมปรากฏการณ์นี้ให้ดียิ่งขึ้น ความสามารถในการเปลี่ยนรูปได้มากของผ้าทวิลล์ทำให้มีความสามารถในการดูดซับพลังงานสูงในกรณีที่เกิดการกระแทก การกระจายตัวของเส้นใยและบริเวณการเปลี่ยนรูปพลาสติกขนาดเล็กช่วยกระจายพลังงานจากการกระแทกได้มากขึ้น ด้วยเหตุนี้ ความทนทานตามธรรมชาติของ BFRP ร่วมกับกลไกการดูดซับพลังงานเนื่องจากโครงสร้างการทอแบบทวิลล์ จึงสร้างผลเสริมฤทธิ์กันต่อความทนทานต่อความเสียหายจากการกระแทกโดยรวม ซึ่งช่วยเพิ่มการดูดซับพลังงานจำเพาะของวัสดุ (SEA) ทำให้ผ้าทวิลล์ BFRP เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับล้อลงจอดหรือขอบปีกด้านหน้าของโดรน และบริเวณที่สัมผัสกับการชนของนกหรือเศษวัสดุ หรือบริเวณอื่นๆ ที่ช่วยเพิ่มความอยู่รอดของโครงสร้างโดรนในสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงานที่ซับซ้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ