目前的火箭引擎內(nèi)部溫度可高達(dá)1600℃，這樣的高溫足以融化鋼鐵。而未來的引擎甚至需要達(dá)到更高的溫度，因為更高溫的引擎意味著更高效，能產(chǎn)生更強(qiáng)推力，運(yùn)載更多貨物——對火星探索飛船和更好的飛機(jī)來說，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(fù)合材料，將比頭發(fā)絲還細(xì)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(fù)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。不過這種令人驚嘆的復(fù)合材料在引擎的高壓下會開裂，因為纖維之間會滑動，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版本。近期的《應(yīng)用材料與界面》上報道了這種纖維，它們的絨毛互相纏結(jié)，將彼此牢牢鎖住，如此一來纖維就很難滑動，不會陶瓷材料擠出。
為了制造這種材料，研究者首先在碳化硅表面培養(yǎng)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(xì)硅粉，并進(jìn)行加熱。這使碳納米管轉(zhuǎn)化成了碳化硅纖維。研究團(tuán)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(qiáng)度。結(jié)果顯示絨毛纖維的強(qiáng)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，研究團(tuán)隊目前想測試新的卷曲纖維在陶瓷介質(zhì)中的表現(xiàn)。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(qiáng)韌，還能抵抗氧氣對纖維的損害。
碳化硅纖維非常強(qiáng)韌，不容易橫向折斷，但在高壓下可能會縱向裂開?？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(rèn)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。
資料來源：環(huán)球科學(xué)
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