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新型復合材料讓火箭引擎更耐高溫

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新型復合材料讓火箭引擎更耐高溫

發(fā)布日期:2018-07-19 作者:上海越科新材料股份有限公司 點(diǎn)擊:

 目前的火箭引擎內部溫度可高達1600℃,這樣的高溫足以融化鋼鐵。而未來(lái)的引擎甚至需要達到更高的溫度,因為更高溫的引擎意味著(zhù)更高效,能產(chǎn)生更強推力,運載更多貨物——對火星探索飛船和更好的飛機來(lái)說(shuō),這些性能也至關(guān)重要。


  為了讓火箭耐受更高的溫度,工程師發(fā)明了堅固且輕巧的碳化硅纖維復合材料,將比頭發(fā)絲還細的碳化硅纖維鑲嵌在陶瓷介質(zhì)中。碳化硅能經(jīng)受住2000℃的高溫,這是新引擎的理想溫度。目前這種復合材料的制法是,將碳化硅纖維編織物分層,在空隙中填充多孔的陶瓷。不過(guò)這種令人驚嘆的復合材料在引擎的高壓下會(huì )開(kāi)裂,因為纖維之間會(huì )滑動(dòng),并把陶瓷擠出去。

  美國萊斯大學(xué)(Rice University)和美國航空航天局格倫研究中心(NASA Glenn Research Center)的科學(xué)家對此進(jìn)行了改進(jìn)。他們制造了“毛茸茸”的碳化硅纖維,其表面就像尼龍搭扣的微觀(guān)版本。近期的《應用材料與界面》(Applied Materials & interfaces)上報道了這種纖維,它們的絨毛互相纏結,將彼此牢牢鎖住,如此一來(lái)纖維就很難滑動(dòng),不會(huì )陶瓷材料擠出。

  為了制造這種材料,研究者首先在碳化硅表面培養出卷曲的碳納米管,就像卷發(fā)一樣。然后他們使這些纖維蘸上超細硅粉,并進(jìn)行加熱。這使碳納米管轉化成了碳化硅纖維。研究團隊將這些絨毛纖維填入透明的、富有彈性的塑料中,以測試它們的強度。結果顯示絨毛纖維的強度是光滑纖維的4倍。NASA工程師、研究的合作者珍妮特·郝斯特(Janet Hurst)稱(chēng),研究團隊目前想測試新的卷曲纖維在陶瓷介質(zhì)中的表現。他們還想用卷曲的氮化硼納米管覆蓋纖維的表面,因為氮化硼除了強韌,還能抵抗氧氣對纖維的損害。

  碳化硅纖維非常強韌,不容易橫向折斷,但在高壓下可能會(huì )縱向裂開(kāi)??的腋翊髮W(xué)(University of Connecticut)材料科學(xué)研究所的主任史蒂文·蘇波(Steven Suib,未參與這項研究)認為,新的纖維能夠耐受這種損傷,因為那些軟軟的絨毛能夠分散壓力。


上海越科新材料股份有限公司成立于2006年,是結構復合材料技術(shù)提供商和產(chǎn)品制造商,專(zhuān)注于高性能要求和大型的結構性復合材料件的整體解決方案提供,模具設計制造,整體流水線(xiàn)總包,原材料供應。主要經(jīng)營(yíng):環(huán)氧體系脫模劑,聚酯體系脫模劑、封孔劑等。

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