根据美国陆军的一项最新研究，用于士兵个人防护装备的材料可能对车辆来说也足够坚固。4月10日发表在《聚合物》（Polymer）杂志《发现》（Findings）上的研究结果显示，在聚合物中填充碳纳米管可以潜在地改善无人驾驶汽车的能量耗散方式。

由美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室领导的一个小组正在通过计算机建模进行理论研究。研究人员说，聚氨酯是多种用途的材料，包括涂料、泡沫和固体弹性体。例如，作为薄膜粘合剂，它们通常用作玻璃层之间的粘合剂，以及透明玻璃或塑料复合材料中的聚合物背层，如战术车辆侧窗上的视觉块。尤其是，高性能分段PUU聚合物具有多种物理和机械性能。

在这项研究中，研究小组使用计算机建模来研究材料的性质。Sliozberg说，对于军用车辆来说，分层复合材料是一个很有前途的研究领域，因为它们不易腐蚀，从而导致部件过早失效。

“与传统热固性复合材料相比，聚氨基甲酸酯脲弹性体的脆性要小得多，并且可以对材料结构进行无与伦比的控制。”Sliozberg说碳纳米管/聚合物复合材料具有理想的电学和热学特性，表现出优于传统纤维材料的性能。”

Sliozberg说，他们需要对这些材料中分子级相互作用的本质有更深入的了解，以增强它可以承受的最大应力水平并调整能量耗散机制。纳米填料的化学改性是很重要的，通常通过改变其结构和化学性质来降低其性能。例如，杨氏模量可能更低。

该团队的研究结果有力地表明，在不进行任何填料表面改性的情况下，通过向基体和界面处加入定向碳纳米管，可以优化多相聚氨酯聚合物的微观结构。

“这表明，聚氨基甲酸乙酯-尿素对碳纳米管的高亲和力将导致一种新的绿色合成途径，而无需对纳米管进行任何表面功能化来制备碳纳米管增强聚氨基甲酸乙酯-尿素纳米复合材料。”Sliozberg的论文“聚氨酯-尿素纳米复合材料微相分离的耗散粒子动力学模拟”的共同作者是Jeffrey L.Gair Jr.，Scinetics，Inc.和Alex J.Hsieh博士，他们来自麻省理工学院的实验室士兵纳米技术研究所。

未来军用车辆的结构材料可能会有所改进，因为它们比传统的弹性体更不易腐蚀、更轻、导电性更高。这些材料还显示出保护车辆免受静电积聚、放电和雷击的巨大潜力。Drexel大学的合作者们正在进一步的研究中，他们研究了带有碳纳米管的PUU聚合物作为三维打印的灯丝材料的潜在应用。实验室目前没有对任何车辆进行这些研究。研究人员计划在不久的将来与其他陆军团队合作进行测试。


来源：中科院碳纤维及其复合材料实验室