Application Direction Of Natural Soie Fibre: Wild Tussah Soie / Carbon Fibre Mixture Composites

北京時間2019年8月22日，《自然·通訊》(Nature Communications)在線刊登了北京航空航天大學管娟副教授課題組的最新研究成果“野生柞蠶絲/碳纖維混雜構建抗沖擊復合材料”(Integrating tough Antheraea pernyi silk and strong carbon fibres for impact critical structural composites)[1]，首次將野生柞蠶絲和碳纖維混雜作為強韌相，構建了一系列高剛性、高強度的環氧樹脂基體復合材料，實現了兩種高性能纖維的完美結合，并為天然蠶絲纖維的應用開辟了全新的方向。

Le premier auteur de l 'article est M. Yang Kang, le premier correspondant est M. Juan Guan, professeur associé à la faculté des sciences et techniques des matériaux et au centre de recherche sur les matériaux structurels et les Biomatériaux de pointe.Cette étude est appuyée par le Programme d 'excellence 100 de l' université de l 'aéronautique et de l' espace de Beijing et par le Programme d 'excellence des jeunes.

Figure 1 cocon de soie et de tussah produits en Chine

Nature gift Chinese - Wild Tussah soie

La soie de tussah sauvage est principalement produite dans le Liaoning et le Shandong en Chine et dans d 'autres régions, après des milliers d' années de sélection naturelle, sa structure moléculaire protéique (fragments d 'oligoalanine), la structure d' Agrégation et la structure nanofibres sont plus proches de la traction d 'araignée que la soie de soie de sang, peut être qualifiée de "Soie d' araignée dans la soie".En outre, bien que la résistance à la traction de la soie Tussah ne soit que légèrement supérieure à celle de la soie de mortier (tous supérieurs à la résine époxy ordinaire), sa capacité de rupture par étirage est de 150 MJ m - 3 bien supérieure à celle de la soie de mortier ~ 70 MJ m - 3 [2], ce qui la rend très résistante.Toutefois, les soies de tussah ne sont pas utilisées pour renforcer les composites.This paper Focus on the Strength and Absorption Characteristics of Composite Materials with excellent Mechanical Performance of Tussah Soil, may provide new ideas for the Selection of Light and High - Resistance Materials in Aeronautical and automobile.

Figure 2. A. Micromorphologie des tissus de soie de tussah; b. Profilage de rayonnement synchrone 2D des soies de tussah indiquant la structure cristalline pliante de beta; et c. Schéma de structure moléculaire de la soie de tussah.

The Natural soie Composite Materials Based on Beihang Research on Animal filament expert in Oxford University, Fritz vollrath Prediction of soie Composite Materials as Structure Materials for High buffer Energy Requirements, such as military casques and Wind Electric pales.Les fibres végétales de lin sont capables de réguler efficacement les propriétés mécaniques des composites de soie et d 'améliorer la rigidité et la résistance des composites de soie.Le Groupe youssefk Hamidi de l 'université de Houston, de l' autre c?té de l 'océan, a également réalisé une étude sur les composites de fibres de soie afin de mettre au point des systèmes de résine mieux adaptés pour le corps renforcé de soie.Le Composite composite de fibres de soie Composite Composite Composite Composite composite de fibres de soie présentant une résistance et une ténacité de construction insuffisantes par rapport à la plupart des matériaux structurels de haute performance.Le mélange de fibres de carbone et de fibres de soie de tussah sauvage, l 'augmentation de fibres de carbone rigides et de soie de tussah et la formation réussie de matériaux composites à l' intérieur et entre les couches garantissent la résistance du composite de soie en mode de flexion et d 'impact tout en répondant aux exigences de résistance et de rigidité des matériaux de construction.

Figure 3 soie Tussah à haute ténacité / mélange de fibres de carbone à haute résistance.

Industrialisation - Evaluation globale des performances

Les chercheurs de la présente thèse estiment que la recherche sur les matériaux d 'ingénierie devrait en fin de compte être orientée vers l' industrialisation et qu 'ils ont donc procédé à une évaluation complète des performances des composites de soie Tussah / fibres de carbone: étirage, flexion, choc, analyse thermique dynamique, vieillissement de l' eau, fluage de l 'étirage, flexion, etc.Les données empiriques abondantes montrent que le mélange de soie Tussah et de fibres de carbone en couches alternées présente une interface fibreuse - matrice optimale dans tous les matériaux mélangés, une résistance à l 'impact deux fois supérieure à celle du composite fibreux de carbone à fractions homovolumétriques, et présente d' excellentes propriétés mécaniques intégrées, ce qui ouvre La voie à l 'industrialisation des composites de fibres naturelles.

Figure 4. A. Indicateurs de résistance aux chocs; b. Radars pour divers indicateurs de performance mécaniques. CFRP: composites renforcés de fibres de carbone; 5c5s - 1: composites renforcés de mélanges de fibres de fibres de fibres de carbone et de fibres de soie alternés; sfrp: composites renforcés de fibres de tussah.

Http: / / www.Nature.Com / articles / s41467 -019 -11520 -2

Références:

[1] Yang - K, et al., nature - communications, 2019, 10; doi.ORG / 10.1038 / s41467 - 019 - 11520 - 2. [2] Fu - C et al. Advanced - functio(4) Yang - K et al. Materials & Design, 2016, 108: 470 - 478. [4] Yang - K et al. Scientific Report, 2017, 2017, 7: 11939 - 11947. [5] Wu C et al. Composites part a - Applied Science and Manufacturing.[6] Hamidi y k et al. Materials. 2019, 11, 2135.