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新材料让火箭引擎更耐高温
来源:环球科学 2017-09-14 16:08:54
本文阅读次数:4124
文章关键词:
新材料
火箭引擎
耐高温
美国莱斯大学
Rice University
美国航空航天局
碳化硅纤维
碳纳米管
原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-5510.html
目前的
火箭引擎
内部温度可高达1600℃,这样的高温足以融化钢铁。而未来的引擎甚至需要达到更高的温度,因为更高温的引擎意味着更高效,能产生更强推力,运载更多货物——对火星探索飞船和更好的飞机来说,这些性能也至关重要。
为了让火箭耐受更高的温度,工程师发明了坚固且轻巧的
碳化硅纤维
复合材料,将比头发丝还细的
碳化硅纤维
镶嵌在陶瓷介质中。碳化硅能经受住2000℃的高温,这是新引擎的理想温度。目前这种复合材料的制法是,将
碳化硅纤维
编织物分层,在空隙中填充多孔的陶瓷。不过这种令人惊叹的复合材料在引擎的高压下会开裂,因为纤维之间会滑动,并把陶瓷挤出去。
美国莱斯大学
(
Rice University
)和
美国航空航天局
格伦研究中心(NASA Glenn Research Center)的科学家对此进行了改进。他们制造了“毛茸茸”的
碳化硅纤维
,其表面就像尼龙搭扣的微观版本。近期的《应用材料与界面》(Applied Materials & interfaces)上报道了这种纤维,它们的绒毛互相缠结,将彼此牢牢锁住,如此一来纤维就很难滑动,不会陶瓷材料挤出。
为了制造这种材料,研究者首先在碳化硅表面培养出卷曲的
碳纳米管
,就像卷发一样。然后他们使这些纤维蘸上超细硅粉,并进行加热。这使
碳纳米管
转化成了
碳化硅纤维
。研究团队将这些绒毛纤维填入透明的、富有弹性的塑料中,以测试它们的强度。结果显示绒毛纤维的强度是光滑纤维的4倍。NASA工程师、研究的合作者珍妮特·郝斯特(Janet Hurst)称,研究团队目前想测试新的卷曲纤维在陶瓷介质中的表现。他们还想用卷曲的氮化硼纳米管覆盖纤维的表面,因为氮化硼除了强韧,还能抵抗氧气对纤维的损害。
碳化硅纤维
非常强韧,不容易横向折断,但在高压下可能会纵向裂开。康涅狄格大学(University of Connecticut)材料科学研究所的主任史蒂文·苏波(Steven Suib,未参与这项研究)认为,新的纤维能够耐受这种损伤,因为那些软软的绒毛能够分散压力。
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-5510.html
文章关键词:
新材料
火箭引擎
耐高温
美国莱斯大学
Rice University
美国航空航天局
碳化硅纤维
碳纳米管
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