航空材料技術(shù)繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭??偟膩砜?,航空材料繼續(xù)向高溫化、智能化、微納化和可設(shè)計化方向發(fā)展,在先進復合材料、高性能金屬結(jié)構(gòu)材料、特種功能材料、電子信息材料等領(lǐng)域取得多項重要進展。
1、先進復合材料
先進復合材料向耐高溫、智能化方向發(fā)展,碳纖維、陶瓷基復合材料和樹脂基復合材料是其發(fā)展重點。
陶瓷基復合材料中研究*為廣泛的是以碳化硅(SiC)為基體的陶瓷基復合材料,主要是因為相較于其他基體材料,碳化硅材料具有更好的耐高溫性能,可承受1316℃以上的高溫。
目前航天領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值的超高溫材料主要包括硼化物,碳化物以及氧化物組成的多元復合超高溫陶瓷材料體系。其中ZRB2-SIC超高溫復相陶瓷以其罕見的高熔點,高熱導率,高彈性模量,良好的抗熱震性和適中的熱膨脹率等特性,成為耐超高溫材料領(lǐng)域*具前途的材料之一。
俄羅斯研究人員開發(fā)出一種基于碳化硅和二硼化鋯的陶瓷混合物構(gòu)成的多層陶瓷結(jié)構(gòu)材料,預計能夠耐受3000℃的極端溫度的考驗,可用于提升噴氣發(fā)動機燃燒室的溫度,還能在空間飛行器再入大氣層時起到隔熱作用,或者用于制造測量發(fā)動機溫度的傳感器保護罩。
2、高性能金屬結(jié)構(gòu)材料
高性能金屬結(jié)構(gòu)材料向輕量化、復合化方向發(fā)展,輕質(zhì)耐高溫金屬和金屬納米復合材料是其發(fā)展重點。
日本研究人員開發(fā)出一種透明強磁性納米顆粒薄膜材料,由納米級磁性金屬顆粒鐵鈷合金和絕緣物質(zhì)氟化鋁混合制成,有望用于在飛機擋風玻璃上直接顯示油量、地圖等信息的新一代透明磁性設(shè)備,為包括電、磁及光學設(shè)備在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)帶來革新性的技術(shù)發(fā)展。
3、特種功能材料
特種功能材料向可設(shè)計性、微納米化、多功能化方向發(fā)展,新型隱身材料、高溫防護材料及除冰、除污、防腐、自清潔、抗反射等功能材料是其發(fā)展重點。
針對火箭發(fā)動機中的陶瓷基復合材料零件必須承受1600℃的溫度,且在氧氣中容易產(chǎn)生裂紋及變脆的問題,科學家們探索碳納米管如何改善碳化硅基復合材料的耐損傷性能。測試結(jié)果表明,生長碳納米管的碳化硅比無碳納米管的碳化硅晶須更耐高溫,且很容易做到耐受1000℃的高溫。在高壓力狀態(tài)下,生長碳納米管的碳化硅可以輕松地在納米壓頭下反彈,極大地增加了其抗裂韌性。
4、電子信息功能材料
電子信息功能材料向低尺度、小型化方向發(fā)展,超材料天線,氮化鎵,氮化鎵半導體材料和鎵液態(tài)金屬合金是其發(fā)展重點。
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