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航空航天增强/热管理材料

航空航天低密度耐高温材料

发布日期:2022-03-21 作者:大连义邦科技 浏览数:6258
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氮化硼纳米管是一种相对较新的技术,未来有可能改变许多行业的发展。

它具有出色的热稳定性和耐腐蚀性,能够承受极端温度的同时因质量很轻非常适用于现代化航空航天轻量化设计要求。


高速飞行器网络示意图,图片来自网络


比如已经退役的超音速客机「协和号」,其表面硬铝材质使飞机能在1.5万米高空承受高达127℃的摩擦高温,以2.02马赫(即时速2474公里,1马赫等于1倍音速)的速度飞行。除了稳定的机身结构与轻重量外,耐高温涂覆飞机的材料更是飞机能否超音速飞行的关键。

 

为了可以克服空气摩擦产生的高温对高速飞行器的影响(5马赫以上),由美国空军提出设想及资助下,美国国家航空暨太空总署(NASA)与美国宾汉顿大学成功研制出的氮化硼纳米管材料。

 

由氮化硼纳米管制成的耐高温涂敷材料可以能够承受比目前用于飞机的碳纳米管更高一倍的高温(碳纳米管400°C,而氮化硼纳米管900°C),意味着它能够让飞机承受住更强烈的热能,从而提高飞行速度,氮化硼纳米管可以让高速飞行器突破5-10马赫以上的速度限制。

 

目前NASA是全球少数能生产优质氮化硼纳米管的机构之一,由于全球可商业化量产高纯度的氮化硼纳米管寥若晨星,单价每克高达1000美元成本非常昂贵。所以高价格限制了其在大型飞机材料中的广泛应用。


大连义邦与BNNano公司达成合作,引入纯度(>90%)氮化硼纳米管BN NanobarbTM的同时还可以降低开发成本。

 

BNNano由美国资深的材料学家创建,是目前全球为数不多的已形成商业化量产的企业,公司采用专利技术和无催化剂方式制造的氮化硼纳米管,不仅具备一般氮化硼纳米管所具备的性能,在现有氮化硼纳米管基础上研发出外表面具有不规则六方氮化硼结晶体的结构,使其作为填料添加到基体材料所形成的复合材料具备了超强的机械性能(增强版的氮化硼纳米管)。

 

大连义邦氮化硼纳米管作为一种低密度材料非常适用于航空航天应用,BN Nanobarb具有稳定一致的导热性可作为耐高温陶瓷纳米复合材料的航空热管理材料,它同时具有极高的比强度15.714*106N.M/Kg,是钢铁的90倍,芳纶的5倍,碳纤维的3倍,可改进复合材料的机械强度,提高抗疲劳性和抗蠕变性,另外还具有惰性、高介电强度、绝缘和压电等特性,带隙大于5.5eV,并且氮化硼纳米管作为填料不会改变陶瓷基体的绝缘性能。因此被研究人员认为是下一代高超声速飞行器最理想的热管理材料。

 



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