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【据复合材料世界网站2021年2月19日报道】英国谢菲尔德大学先进制造研究中心（AMRC）目前是整个欧洲MASTRO项目的核心研究机构。针对这一项目，谢菲尔德大学与16个工业伙伴合作。该项目旨在开发自响应式航空航天复合材料，这项技术有望大大减少温室气体排放，降低航空制造成本，并实现2050年实现净零排放的总目标。该项目也是欧盟研究与创新计划Horizon 2020的一部分，其主要任务是为智能运输行业开发智能材料。
MASTRO项目分为三个部分：汽车，基础设施和航空航天。AMRC与巴西航空工业公司一起领导完成该项目的航空航天部分。其中，AMRC正在致力于开发三项材料技术：自固化、自防结冰和自感知。
AMRC团队正在通过集成以十亿分之一米为单位衡量的碳纳米管（CNT）来开发新材料，碳纳米管可以转变为智能产品，产生性能进步。
AMRC此前的工作是聚焦新材料研发，下一阶段的主要工作是开发智能演示验证件。目前，AMRC已经可以制造复合材料前沿机翼前缘的一部分，展示核验证自固化、自防结冰和自感应材料技术。此外，根据AMRC的说法，所有这三种技术的开发都集中在复合材料结构的导电特性上，这对于行业追求飞机电气化发展至关重要，其最终目标可能是在未来的某一天实现全电动飞机。
自固化是复合材料的一种全新制造技术。当前，先进复合材料的固化工艺需要在热压罐中完成，但热压罐生产效率低下且生产成本过高。利用复合材料纤维传导电流的方式充当加热元器件实现复合材料组件的固化，可显著降低制造成本，速度更快并减少能耗更少，同时也能辅助实现结构防除冰。AMRC复合材料中心技术主管Betime Nuhiji博士表示，使用热压罐加热固化复合材料结构的另一缺点是结构设计人员受到了热压罐尺寸的限制。热压罐可以生产高质量零部件，但需要耗费大量能源和时间，且只能制造出与热压罐尺寸一致的零部件。波音787客机机身结构使用了世界上最大的热压罐制造而成，但建造这类巨大的热压罐价格昂贵，不可持续且不切实际。AMRC研究团队开发了一种加热系统，其中电源直接连接到复合材料结构中，并且电流直接通过复合材料结构，像加热元件直接对结构加热固化。
此外，使用电流加热复合材料结构还有很多其他的好处，例如：可以使用低能量输出，并降低设备成本；能够实现更加严格的加热控制，关闭热压罐电源时，热压罐内部温度依然较高，实际上仍在有效地加热零部件。但使用电流加热系统时，如果切断电源将不再有电流通过。
类似技术也可用于研究结构自防冰。目前，飞机通过从发动机吸收热空气来融化冰层，清除表面结冰，但这种方式会牺牲发动机动力，效率较低。电气自防冰系统则不需要在结构中增加单独的加热元件，即可实现结构防冰，效率也将大大增加。
上述这两项技术的联通将使得材料具有自感应功能，可以通过监控零件电阻的方式检测结构是否损坏。一些肉眼几乎看不见的冲击损伤（BVID），其结构电阻会发生变化，因此可进行监视并检测出损伤具体位置。BVID对于航空航天制造业意义重大，因为很难通过目视方法检测目前在复合结构上中存在的缺陷。
为了实现这些智能功能，需要对一些典型的树脂进行研发。在复合材料中，纤维是导电的，但树脂绝缘的。开发这类新材料项目的一部分是通过将碳纳米管混入树脂中来使组件更具导电性，从而使整个部件具有导电性，而不仅仅是纤维。
采取这样的方式可以增强MASTRO项目的各个方面。由于整个复合材料结构都是导电的，它将使热量分布将更均匀，自固化和自防冰性能更好，同时也将使损伤检测响应效率大大提高。
目前的挑战是如何创造机翼面板，使得这种材料在机翼前缘等部位和实用环境中有效应用。AMRC在项目开始时，首先在小尺寸面板上进行了大量试验，优化实现材料有效地检测损坏和自固化的方法。现在技术需要进一步升级，在机翼前缘实现演示验证，而这款部件长度达到了2米。
虽然COVID-19疫情意味着MASTRO项目的工作在整个夏季不得不暂时放缓，但是AMRC团队正在进行的工作的演示验证迫在眉睫。
AMRC于2020年初开始了两项全新的工作，即制作两个性能略有不同的演示验证件，完成设计并开始制造。目前该工作已经推迟，但AMRC已经制造出了第一款具有自固化、自防冰且自感应的部件，可以很快开始测试。
MASTRO项目的总体目标是开发一种智能材料，具有自我响应的特性，可以提高消费者安全性、组件寿命和性能，同时减少维护和制造成本以及温室气体排放。该项目由欧盟的“地平线2020”研究计划命名为MASTRO的项目，并获得第760940号拨款协议资助。
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