Amir Asadi博士是德克萨斯农工大学工程技术与工业分配系的助理教授，他在复合材料领域取得了突破性进展。他的研究探索了将多种材料组成的图案纳米结构嵌入高性能复合材料中，以在不牺牲任何其他性能的情况下实现所需的多功能。这可能会导致各个领域的进步，包括电子、能源储存、运输和消费产品。
Asadi的工作具有重要意义，因为它解决了同时增强复合材料的两种特性——多功能和结构完整性——的挑战，复合材料至少由两种具有不同特性的材料组成。通过结合图案纳米结构，他的目标是克服这些特性之间通常观察到的权衡，消除当前制造方法中牺牲一个来改进另一个的需要。这项研究发表在《先进材料》杂志上。
他解释说:“目前，制造同时具有最大功能和结构性能的材料被认为是矛盾的。例如，电导率的增加通常会降低强度，反之亦然;强度的增加通常会降低断裂韧性。”
然而，Asadi从自然结构中汲取灵感，比如大象的鼻子，它具有看似不相容的特性和功能。
“在当今的工程中，一些特性被认为是不相容的自然结构已经存在，比如大象的鼻子既坚硬又坚固，同时又灵活细腻，可以处理小蔬菜，同时具有通信和传感功能，所有这些都源于它的肌肉静水结构。”
研究小组使用了一种独特的方法来调节材料在多种纳米材料中的吸水或疏水程度，即两亲性程度。利用这些材料，他们创造并组合了称为环形和圆盘图案的特定图案，这些图案决定了复合材料的最终性能。
为了做到这一点，他们使用了一种精确的二氧化碳喷雾系统，将图案沉积在碳纤维表面。这使他们能够控制液滴的大小，微观尺度上的模式和材料的相互作用，最终实现所需的性能。在这项研究中，水滴通过喷雾系统将纳米材料输送到碳纤维表面。
“我们开发了一种新的喷雾技术，称为超临界二氧化碳辅助雾化，它利用了超临界二氧化碳的特性及其在水中的高溶解性，可以在由水和纳米材料组成的悬浮液中产生几个小液滴，”Dorrin Jarrahbashi博士说，他是该小组期刊文章《通过在高性能复合材料中嵌入模式纳米结构的多功能》的合著者。
Asadi说:“与传统方法不同，传统方法是将具有所需固有特性的材料集成在一起以增加功能，而这项研究引入了集成纳米模式的概念，并表明来自同一材料的不同模式将导致宏观复合材料的不同性能。”“如果目标是同时增强功能和结构特性，那么模式可以组合起来，协同增强所有期望的特性。”
阿萨迪的方法有很多好处。它提供了一种实用的、可扩展的、经济上可行的方法来制造具有可调特性的纳米结构材料和组件。多种材料的使用和对多长度尺度建筑的精确控制增强了复合材料的多功能性和定制潜力。
随着研究的进展，Asadi的工作可能会彻底改变高性能复合材料的制造。
这项研究的潜在影响超出了科学界。阿萨迪说:“这项研究有望影响人们的生活。”“这项简单但可扩展的技术将降低复杂设备的最终成本，扩大纳米结构复合材料的制造，为美国经济和劳动力市场做出贡献。”这可能会带来改进的设备、更高效的能源系统和改善日常生活的创新产品。”
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希望本篇文章《新方法实现复合材料性能的优化平衡》能对你有所帮助！
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