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NASA探索利用碳纳米管进行航空航天应用
发布:lee_9124   时间:2017/5/25 13:12:22   阅读:573 
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NASA与Nanocomp合作生产碳纳米管(CNT)纤维,并用它来制造碳纳米管复合材料外包压力容器。
 
碳纳米管复合材料外包压力容器(COPV)本月作为SubTec-7任务的一部分,使用由美国宇航局在弗吉尼亚州的Wallops飞行设施发射的56英尺高的黑雁 IX火箭。 这里显示的是SubTec7有效载荷正在Wallops飞行设施处进行最终测试和评估。来源:NASA / Berit Bland.

展示的是飞行器上由碳纳米管缠绕而成的一件物品

在飞行试验中进行的拉伸强度试验帮助工程师预测该器材在失效之前可能达到的载荷

NASA的空间技术任务总监(STMD)对纳米技术感兴趣 - 这种方法可以减少宇航系统的质量并且提高其性能。例如,NASA计算机模拟分析表明,使用碳纳米管增强的复合材料可能导致运载火箭总质量降低30%。

在俄亥俄州克利夫兰NASA的Glenn研究中心,轻质材料和制造项目的经理Michael Meador说:“没有一种技术会对减少运载火箭的质量有这么大的影响。我不是想陈词滥调,但是这改变游戏规则。”

不久之后的硬件将测试超过常规碳纤维环氧复合材料的碳纳米管纤维基复合槽的拉伸性能。于5月16日在弗吉尼亚州美国宇航局Wallops 飞行设施中心发射的一枚探空火箭运载了复合材料包裹的压力容器(COPV)升空。

Meador说:“我们将使用COPV作为冷气推进系统的一部分,”,这意味着同时包括在飞行期间移动火箭的有效载荷和旋转有效载荷来改善在下降到地球期间火箭的空气动力学。他说“我们进行的是一次有效载荷的实验,但它是一个开创性的飞行。这是碳纳米管复合材料在结构部件进行的第一次飞行测试”。

COPV项目涉及几个美国宇航局中心 - 格伦研究中心,兰利研究中心,马歇尔太空飞行中心以工厂。 NASA与Nanocomp(美国纽约州Merrimack)合作制造纳米管纱和片材,空间机构开发独特的加工方法来制造COPV。

Meador说:“我们不仅仅开发碳纳米管纱线的高强度复合材料,而且还通过构建实际部件和飞行测试来测试其性能。 COPV飞行试验将大大有助于NASA在未来的任务中使用这些材料。”

NASA兰利研究中心研究材料的工程师Emilie Siochi说,COPV的亚轨道火箭飞行是第一步。 “这个COPV代表了我们通过将纳米管纱线转化为复合材料而建立的第一个大项目。”早在开始的时候,她说碳纳米管纤维材料只有少量可用。这种想法需要改变。

Siochi说“我们必须改善性能,提高质量和数量”。她说,美国宇航局的行业关系对于扩大空间机构使用的材料来说是非常有价值的,并且COPV的飞行测试已经有成熟的技术协助。

Siochi说:“碳纳米管的结构特性比碳纤维复合材料强得多,这是结构材料的最新发展趋势。因此,如果它更强,我们将能够建立宇航所需的更轻的结构。”

Meador看了碳纳米管材料的光明和持久的未来。Meador建议“当我们第一次开始进入纳米技术研究时,我们就考虑值得NASA投资的地方…哪里可以为该机构带来巨大的回报,是减轻重量,性能还是降低能耗”。

在改善材料的机械性能以及制造纤维的数量使其与常规碳纤维相比具有竞争力方面,还有更多的工作要做。Meador说“有一个很大的回报,不仅仅是航空航天应用”。他补充说,使用碳纳米管材料,例如减少地面运输车辆的重量,节省更多的燃油消耗的同时也可减少二氧化碳排放。同样,将技术引入飞机也是值得进一步关注的另一个领域。

Meador说“我们不是在看魔术材料。相反,我们发现,当你达到纳米尺度时,那种尺度上的材料确实能具有在这种尺度以上你看不到的新物理性能,新物理学的某些特征。这是事实,就看你如何控制和利用这些属性。”


来源:材料科技在线
 
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