毛茸茸的纳米粒子;自由陶瓷;更强的碳化硅。
多毛的纳米粒子
美国空军研究实验室正在开发一种新型的材料先驱体polymer-grafted纳米粒子或“毛茸茸的纳米粒子”(事项)。
卫生系统可用于制造飞机零部件的一个新类陶瓷复合材料。卫生系统是一种混合材料。它是基于一种聚合物壳,绑定到一个纳米核心,根据赖特-帕特森空军基地。
为此,赖特-帕特森空军基地的研究人员设计了一个专门的聚合物,叫做pre-ceramic聚合物。这种类型的聚合物可用于高性能陶瓷纤维和复合材料的形成。
陶瓷材料与加工研究团队的成员,从左到右:C·汤普森博士d街,k .马丁博士& m·迪克森博士。(美国空军图k·施莱辛格)
聚合物包含重复链小分子。在这种情况下,聚合物的骨架硅和碳重复。这种结构类似于微小的“头发”在纳米颗粒,根据研究人员。
当加热到较高的温度时,硅和碳的化学转换为碳化硅陶瓷。“特殊聚合物用于我们的过程就是使我们的工作,”项目领导马修·迪克森说。“研究人员制造了这些毛茸茸的纳米颗粒在过去,但他们使用有机聚合物聚苯乙烯。我们的聚合物是不同的;无机是因为它含有硅。这有点像硅树脂(缝),硅和氧的骨干重复,但我们有骨干的硅和碳重复。
“陶瓷复合材料用于高温美国空军应用程序受益于低密度比金属材料,包括喷气发动机和高超音速飞行器组件,”迪克森说。“我们合成的卫生系统设想这些类型的应用程序。”
AFOSR Ming-Jen锅、程序官补充说:“这项研究是一个重大的技术进步在陶瓷纳米复合材料的合成。它提供了空前的混合材料的纳米结构的控制。”
自由格式的陶瓷
使用一种新的3 d打印机,HRL实验室开发了由组件fracture-resistant陶瓷基复合材料。
陶瓷零件抵抗腐蚀和磨损。他们也有耐高温能力。这反过来让他们有吸引力的应用程序的推进和能源系统,化学处理设备和医疗植入物。
面临的挑战是发展与自定义形状的陶瓷材料。HRL的技术允许自由制造高性能陶瓷组件的形状。
HRL实验室报告这种新颖的方式,3 d打印组件fracture-resistant陶瓷基复合材料。©2020 HRL实验室。
“所有陶瓷部件,传统加工或3 d印刷,是否有小缺陷,如微小的孔隙,期间出现的加工、处理、和服务,”休斯研究研究员马克说O 'Masta。“问题是当压力应用于该地区,缺陷可以成为一个不受控制的裂纹,导致灾难性故障的整个部分。它基本上瓦解。添加一个陶瓷强化陶瓷矩阵是一种常见的方法来创建defect-tolerant部分。我们解决在这个项目的挑战是整合这增韧的解决方案与我们的3 d印刷过程。我们现在可以添加这些援军在大体积分数显著强化我们的3 d打印的陶瓷部件。我们本质上是由一个脆弱的单片为一个持久的复合材料。作为一个额外的好处,增加援军放松的一些处理约束。”
更强的碳化硅
俄罗斯的国家科技大学斯(雄厚斯)发展提高的方法断裂韧性的碳化硅(SiC)的1.5倍。
这反过来使强耐火材料部分,包括飞机结构。
原文如此,硅和碳的化合物,是一种硬质材料。碳化硅用于各个行业,如半导体、建筑材料、磨料和耐火材料。
碳化硅陶瓷在压缩模式下运行良好。但是技术是容易结构性缺陷。因此,材料”经常拉伸和弯曲强度较低,抗裂性以及低,”据雄厚斯。
为此,研究人员正在探索一个燃烧发电陶瓷基复合材料加工技术相比。这包括单晶SiC纳米线表面的沉积碳纤维。
换句话说,雄厚斯已经找到了一种方法来改善烧结能力和增加使用高温合成碳化硅陶瓷的韧性。“合成进行了几个阶段。首先,硅粉,碳,以及钽和聚四氟乙烯混合在一个行星轧机,然后产生的混合物在一个反应堆被烧毁,”研究人员称。“纳米纤维已经在燃烧过程中形成的。在最后阶段,产品已经在真空炉烧结。”
“感谢结合钽和聚四氟乙烯的效果,我们可以合成一个碳化硅材料矩阵与碳化硅纳米纤维加固。这些纳米纤维激活陶瓷的烧结,提高烧结材料强度特性,因为他们作为屏障断裂传播”斯捷潘说Vorotilo从合成中心雄厚斯。
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