1

首页新闻世界政治法律时政评论地产投资教育移民金融理财商机商讯文化科技大千世界衣食住行美容健康社区新闻
当前位置:首页 > > 文化科技

科学家受贝壳的启发 研制保护太空飞行器新材料!

时间:2022-5-10
 

贝壳的启发,美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)的科学家们设计了一种用途广泛的新材料。这种材料非常便宜、坚固、轻便且耐热,可用于保护太空飞行器或聚变设施。

贝壳是出了名的坚韧,这要归功于它们独特的有机和无机材料交替层结构。强度由无机纳米颗粒层提供,而有机蛋白质将它们“粘合”在一起,提供缓冲并防止裂缝在层之间蔓延。

桑迪亚的科学家们模仿这种结构来制造自己的材料。 在这种情况下,有机层由烧焦的糖制成的炭黑粉末组成,而无机层是二氧化矽。 这种听起来简单的材料不仅坚韧,而且非常轻便,每层仅重几微克。

该团队测量该材料的硬度超过 11 GPa,弹性模量(基本上为刚度)为 120 GPa 它还展示出非凡的耐热能力,研究人员在超过 1,150 °C (2,102 °F) 的温度下对其进行了测试,并估计它能够承受高达 1,650 °C (3,002 °F) 的温度。

从实用性的角度看,最重要的一点是,这种新材料的生产成本非常低廉。 据该团队称,一块 5 厘米见方的材料成本仅为25 美分。具有最接近的热学和机械性能的铍晶片(wafer of beryllium),类似尺寸相比之下则需要数百美元。

 

锦上添花的是,这种材料制作起来相对环保,在生产过程中只需要添加乙醇(酒精)。

这种有趣的特性组合意味着新的贝壳启发材料可能在太空飞行器的保护层中非常实用,因它能够承受发射的热量,并防止微小碎片的震荡。 对于太空发射,将重量和成本尽量减低也至关重要,而且材料在这些方面也有帮助。

该材料还可以改善反应堆的保护层,例如桑迪亚自己的 Z 脉冲电源设施。这是一种实验性电磁波发电机,这种材料可以抵御热量、辐射和碎片的冲击。

图片:Bret Latter