近日，美國萊斯大學(xué)與美國國家航空航天局NASA合作開發(fā)了一種新型碳化硅“絨毛纖維”，可以嵌入NASA最新火箭發(fā)動機使用的陶瓷復(fù)合材料上，提升火箭噴嘴和其他部件的強度和耐高溫性。
目前用于NASA火箭發(fā)動機的陶瓷復(fù)合材料使用碳化硅纖維來增強，能夠承受住1600攝氏度的高溫，但容易氧化開裂。
萊斯大學(xué)將碳化硅納米管和納米線嵌入陶瓷復(fù)合材料纖維表面，使纖維表面像鉤子和線圈一樣卷曲，類似于魔術(shù)粘。纖維纏繞處具有很強的咬合作用，這不僅可以減少復(fù)合材料的開裂，也可以防止氧氣改變纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)。該新型納米材料研制過程首先將碳化硅纖維浸泡在鐵催化劑中，之后用水輔助化學(xué)氣相沉積方法將碳納米管直接插入纖維表面。碳化硅纖維在納米硅粉內(nèi)高溫加熱，從而將碳納米管變?yōu)樘蓟?ldquo;絨毛”。
研究人員認(rèn)為這種絨毛狀碳納米管能夠提升NASA火箭噴嘴和其他部件的陶瓷復(fù)合材料的強度和耐高溫性。同時，這種新型材料的使用將進(jìn)一步減輕發(fā)動機重量，在使用碳化硅復(fù)合材料之前，很多發(fā)動機部件由鎳合金制成，并需要一套冷卻系統(tǒng)，通過采用陶瓷基復(fù)合材料，可以去除冷卻系統(tǒng)，減輕發(fā)動機重量并提升了發(fā)動機的耐高溫性。
摩擦和壓力測試表明，絨毛狀碳化硅納米管相互之間的橫向作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純碳納米管或非增強纖維之間的作用力。同時，該材料可以輕易的在納米壓痕儀高壓作用下恢復(fù)，說明了材料抗壓抗分解能力。
下一步研究團(tuán)隊計劃將該技術(shù)應(yīng)用于其他碳納米材料，來制備更多新型材料。
資料來源：北方科技信息研究所
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