纳米材料作为一类新型材料

纳米材料作为一类新型材料,表现出独特的力学、光学、磁学、化学等性质,使我们有可能用以克服传统材料的不足,甚至开辟出新的应用领域。纳米材料的应用将给航天工业带来许多重大变革。应用纳米材料可以缩小航天器件的体积、减轻质量及提高航天器的可靠性,大大降低航天器的成本,提高航天器的机动性、隐蔽性及可维修性等。

美国在20年前已开展了纳米材料在航天领域的应用研究,近年来将其作为关键技术纳入各种科技发展计划。纳米材料的发展方向主要有功能纳米材料及结构纳米材料2纳米材料在航天领域的应用.

纳米器件的应用是航工业一个重要的发展方向。它涉及纳米机械惯性器件、纳米电机、纳米机器人及纳米卫星等技术的发展。目前及今后一段时间内,国外重点开展的项目有:纳米陀螺、纳米加速度计、纳米传感器(星传感器、地球传感器、太阳传感器、隧道传感器、力传感器、温度传感器等)、纳米制导分系统等。纳米器件可显著提高系统的性能。如:改进导弹点火系统的安全性。美军正在采用微机电系统改进点火皮全确军除保险装置,这种装置可大幅度提高导弹的可靠性、性能及服役时间,使哑弹的数量减少一个数量级。利用嵌入设备中的微器件可监测设备的温度、压力、流率、振动、表面磨损、流体污染和加速度等,在系统或部件损伤前适时做出预报,做到视情维修,而不是定期或在部件损伤后维修。视情维修能使武器系统的操作更安全、更有效,可节省大量维修费用和时间。纳米加工技术主要应用于航天器部件的加工制造,包括激光陀螺、光学反射镜、陶瓷天线罩等。

21纳米材料在航天器结构材料上的应用

2 1 1金属及金属基复合材料

在纳米金属材料中普遍存在着细晶强化效应,即材料的硬度和强度随着晶粒尺寸的减小而增大,若把超微细陶瓷粉末引入金属基体(如向A合金引入SiC),可制造出质量轻、强度高、耐热性好的新型合金材料。碳纳米管(CNTs)可大幅度提高金属的耐磨性、陶瓷的韧性及聚合物的力学性能。

212聚合物基复合材料

纳米粒子加入聚合物基体后,可提高其耐磨性、硬度、强度、耐热、耐水性等。例如纳米a一A hOs i环氧树脂体系,粒径27nm、用量1% (质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达到极大值。将纳米SDZ添加到环氧树脂中,在结构上完全不同于添加粗晶S}:的环氧树脂基复合材料,粗晶SDZ一般作为补强剂加入,它主要分布在高分子材料的链间,而纳米S}:由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点,使它表现出极强的活性,很容易和环氧环状分子的氧起键合作用,提高了分子间的键力,同时尚有一部分纳米SDZ颗粒仍然分布在高分子链的空隙中,与粗晶S}:颗粒相比较,表现出很高的流动性,从而使环氧树脂的强度韧性及延展性均大幅度提高。树脂基复合材料一个致命的弱点是抗老化性能差。纳米SDZ加入到环氧树脂中可以强烈地反射紫外线,大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用,从而延缓材料老化。

近年来有关CNTs的研究已成为应用研究的热点之一。CNTs包括一维(纳米线、纳米棒)、二维(薄膜)和三维(块体)增强材料。利用CNTs优良的力学性能可将其作为增强体来大幅度提高材料的强度或韧性。采用原位复合法可获得具有较好力学性能的CNT s- PA 6和CNTs- PMMA材料。

2 2纳米材料在航天器功能材料上的应用

2 2 1雷达及红外隐身材料

美、法、日等国都把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和探索。

日本用COZ激光法研制出一种在厘米和毫米波段都有很好吸波性能的S i/C /N和S i/C /N /0复合纳米吸收剂。法国研制成功的C <}1 i纳米材料与绝缘层构成的复合结构,由茹合剂和纳米级微屑填充材料组成L }sl。其在Q 1一18 GH } 1}} " 1}肠大于

相关推荐
相关主题
热门推荐