【行业动态】一种可视化的3 D纤维，可被用来估算电导率
三种用于纤维视觉化的方法各有优缺点。射线投射显示出了一种有效的方法来估计微小曲率的纤维材料的方向。
当飞行器以高超音速在太空中飞行时，飞行器周围的气体会产生热量，其温度对飞行员和飞行器内部的仪器来说都是危险的。设计一种能够驱走热量的交通工具，需要了解用于建造它的材料的热特性。伊利诺伊大学香槟分校最近的一项研究开发了一种方法，可以创建复合材料内部纤维的三维模型，然后利用这些信息来预测材料的导热性。
研究人员说：“我们使用X射线显微断层摄影术创建了显示纤维取向的3D图像。在大多数工程应用中，我们使用由碳纤维制成的复合材料，可以应用于任何种类的纤维和任何种类的复合材料。”
研究人员说，微断层扫描类似于在医院里进行CT扫描，但高能量x射线可以探测到微纤维中的细微细节，而微纤维的直径只有一根头发的一小部分。
“显示纤维如何组织的图像不仅仅是漂亮的图片，它们是对三维网格中材料的描述。现在，我们可以使用3-D网格中的数据进行模拟以计算材料属性，否则，您将不得不进行复杂的实验。”
在研究的第一部分，研究人员测试了三种不同的方法来可视化纤维。“我们发现，由于不同的材料是由不同的结构组成的，所以某些方法用在某些纤维和编织上比用其他方法效果更好。”
例如，研究得出结论，普遍存在的结构张量方法在直的、随机的纤维上显示出非常好的性能，但是未能准确估计双向密集堆积编织的方向。
另一种基于人工助焊剂的方法在双向织物样品上表现出较好的性能，但在直纤维上表现不佳。
该方法有望成为一种有效的小曲率纤维材料定位方法。但是，它的主要缺点是计算量大。
“现在，我们可以按照空间中纤维的方向并确定它们之间的空间，我们可以在三个维度上计算材料属性，并具有非常精确的值。
“而且，要通过实验测量电导率，您需要进行三个实验，每个方向一个。使用这种新方法，我们可以更快地计算出张量并预测三个方向上的特性，并且更具成本效益。”
研究人员说，这种可视化纤维的新方法和确定材料性能的验证能力可以帮助重新设计材料。
他说：“我们可以使用一种非常特殊的纤维结构来达到某种特定的性能，比如强度或导电性。导率是每个从事高温材料研究的人都试图估算的东西。这似乎是一个非常简单的性质，但却很难测量，尤其是对于三维的材料。这就是这种方法的非凡之处。”
这项研究的主要作者说:“计算热导率对于可靠地预测隔热板的反应是至关重要的。此外，已经开发的方法和数值方法足够灵活，允许计算许多材料的性质。对防热罩性能的全面理解将最终实现其设计的优化。”
文章来源：贤集网
原标题：《【行业动态】一种可视化的3D纤维，可被用来估算电导率》