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氮化硼纳米管参加陶瓷资料中在火箭喷口及火箭外壳的运用

发布时间:2022-08-08 11:57:45 来源:BoB全球体育投注浏览: 23 次

  当火箭以每秒8千米的高速运行时,火箭的外壳与大气发生激烈的冲突,将会发生上千摄氏度的高温。与此同时,当火箭发动机作业时,还要喷出几千摄氏度的高温气流。

  一般来说,火箭的外壳是用钛合金、铍合金和铝合金等资料做成的,如基体直接与高温触摸,外壳的强度将会大大的削弱,而且因为合金杰出的热传导率,高温很快就便会传到火箭内部,因而,发生的高温会烧坏各种自动控制仪器和电子元件,为火星的正常飞翔埋下了安全隐患。

  为了预防热失控所带来的高温损害,人们在火箭的外壳上涂上了一层又轻又薄的特种涂料(耐烧蚀隔热涂料)。现在先进火箭喷嘴一般选用高功能的碳碳复合资料制成。外表涂有高功能的特种陶瓷涂料,这种涂料大多是由硅、磷、氮、硼、氯等元素组成的有机树脂,具有耐高温和自熄的特性,它好比是套在火箭外部的一件石棉衣服。

  氮化硼是一种功能优异并有很大发展潜力的新式陶瓷资料,氮化硼纳米管作为氮化硼的另一种方式,具有热稳定性强、轻质高强、导热绝缘、耐火阻燃、吸收中子辐射、储氢和压电等功能合适航天推动体系和空间的运用,氮化硼纳米管能够参加树脂或陶瓷中,构成涂料或复合资料组件。参加特种陶瓷构成的涂料可用于火箭外壳耐烧蚀涂料。

  此外,火箭推动体系部件的质量和功能也至关重要,纳米资料的运用使运载火箭、宇宙飞船和飞机的推动部件的质量削减30%,寿数延伸一倍。经过开发具有更高热稳定性和机械强度的轻质复合资料,能够完成减重。因而,火箭喷嘴衬套的结构组件获益于纳米填料,所进步的导热性和强度。

  碳纳米管可制备出强度、耐性、耐久性和温度稳定性更高的纳米复合资料。但是碳纳米管的参加被控制在5%以下,这是因为碳纳米管在更高的浓度下会聚会,而且这些纳米颗粒的参加会明显增加粘度。这约束了在机械功能和热稳定性方面所能到达的改进程度。

  氮化硼纳米管(BNNT)与碳纳米(CNT)管的力学功能相似,但比碳纳米管能接受更高一倍的温度。在陶瓷中参加氮化硼纳米管,能够进步陶瓷的耐性和改进其力学功能。NASA研究人员最近的作业标明,氮化硼纳米管能够成长在陶瓷纤维外表,一般用于陶瓷基复合资料,这种陶瓷基复合资料的强度,比用惯例三维预制体增强的复合资料高3倍以上。

  以往在陶瓷纳米复合资料中运用氮化硼纳米管,面对的首要技能应战是,批量出产该资料具有很大的难度,难以完成大规模运用。

  氮化硼纳米管(BNNB),是由全球为数不多的现已完成氮化硼纳米管规模化出产的BNNano公司所出产,经过特有工艺和专利技能,已完成工业化批量出产。

  该纳米管在外壁外表上构成不规则的六方氮化硼结晶体,不规则外表使最接近的外表间隔最大化,约束范德华力,不易发生结块。然后有用处理了,因为碳纳米管增加量高于5%而构成聚会和结块的问题。而且,因为氮化硼纳米管的B-N键是永久偶极子,而碳纳米管的C-C键没有极性,所以会加强氮化硼纳米管与基体资料的交联,与碳纳米管比较能够更高程度的进步复合资料的强度,而其耐高温是碳纳米管的二倍,也增强了复合资料的耐温功能。

  参加陶瓷资料中构成耐热结构,并明显进步了陶瓷基复合资料的硬度和耐用性。除了进步硬度和耐高温才能外,BNNT还为航天和航空运用中运用的某些陶瓷产品,供给了更大的辐射屏蔽才能。

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