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可以漂浮的超轻金属复合材料
发布:shadow   时间:2015/5/26 10:00:59   阅读:1908 
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材料与测试:图:第一种金属基复合泡沫材料,它是如此轻盈,可以在水面上浮起来,却又强大到足以承受严酷的海洋环境,并且耐热,这使它成为汽车制造商们所寻求的能够减重以改善燃油经济性材料的候选者。这种复合材料是由纽约大学工学院的 Nikhil Gupta教授和美国陆军研究实验室的合作伙伴深泉技术(DST)共同的研究成果。来源:纽约大学工学院
图:第一种金属基复合泡沫材料,它是如此轻盈,可以在水面上浮起来,却又强大到足以承受严酷的海洋环境,并且耐热,这使它成为汽车制造商们所寻求的能够减重以改善燃油经济性材料的候选者。
这种复合材料是由纽约大学工学院的 Nikhil Gupta教授和美国陆军研究实验室的合作伙伴深泉技术(DST)共同的研究成果。
来源:纽约大学工学院
 
研究人员已经展示出了一种新的金属基复合材料,它非常轻,可以浮在水面上。一艘由这样的轻质复合材料制成的船就算破坏其结构也不会下沉。此新材料还可以确保提高汽车的燃油经济性,因为它将重量轻和耐热性相结合。

虽然复合泡沫材料已经存在多年,但这是第一次开发出轻量级的金属基复合泡沫材料。它是来自深泉技术(DST)和纽约大学工学院一个研究小组的工作成果。

他们使用碳化硅空心粒子增强的镁合金基体复合材料的密度只有0.92克∕立方厘米,而水的密度是1.0克/立方厘米。它不仅有一个低于水的密度,还有足够的强度来承受海洋环境的严酷条件。

近年来,为了取代汽车和船只中使用的更重的金属基零部件,很多研究都集中于发展轻质聚合物基复合材料。“新的复合材料技术趋于成熟,可以在三年内投入原型进行测试。例如,由美国海军陆战队开发的两栖车辆——超重型两栖连接器(UHAC)——就特别受益于这种新型泡沫材料的轻质和高浮力,”研究人员解释说。

“发展这一新型超轻金属基复合材料可以使(轻质复合材料这台)天平的指针重新倾向于金属材料,”Nikhil Gupta预测道,他是纽约大学工学院机械和航空航天工程系的教授,以及这项研究的合著者。“金属具有承受更高温度的能力,所以具有作为发动机和排气组件复合材料的巨大优势,更不用说是用在结构部分上。”

由DST和纽约大学制造的复合泡沫材料具备了泡沫轻盈的特点,而且增加了很高的强度。这种复合泡沫材料的秘密始于镁基合金的制造,然后通过添加由DST开发和生产的超强、轻量的碳化硅空心球而变成泡沫。单一的这种球壳在破裂之前,每平方英寸(PSI)可以承受超过25000磅的压力,这相当于消防软管可承受最大压力的一百倍。

空心粒子也为复合泡沫提供了冲击保护,因为每个壳在其破裂时就像一个能量吸收器。通过添加更多或更少的球壳到金属基体中,这种复合材料的密度和其他特性就可以被定制,以满足应用的需求。这个概念也可以用于其它不易燃的镁合金。

这种新的复合材料具有应用于船舶地板、汽车零部件、浮力块以及车辆装甲的潜力。

作者最近在《国际冲击工程》杂志上发表了他们的研究成果:“碳化硅空心粒子填充镁基合金复合泡沫材料的动态性能”。



来源:材料与测试
译者:天使之翼
译自phys.org
 
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