近日，美國萊斯大學與美國國家航空航天局NASA合作開發了一種新型碳化硅“絨毛纖維”，可以嵌入NASA最新火箭發動機使用的陶瓷復合材料上，提升火箭噴嘴和其他部件的強度和耐高溫性。
目前用于NASA火箭發動機的陶瓷復合材料使用碳化硅纖維來增強，能夠承受住1600攝氏度的高溫，但容易氧化開裂。
萊斯大學將碳化硅納米管和納米線嵌入陶瓷復合材料纖維表面，使纖維表面像鉤子和線圈一樣卷曲，類似于魔術粘。纖維纏繞處具有很強的咬合作用，這不僅可以減少復合材料的開裂，也可以防止氧氣改變纖維的化學結構。該新型納米材料研制過程首先將碳化硅纖維浸泡在鐵催化劑中，之后用水輔助化學氣相沉積方法將碳納米管直接插入纖維表面。碳化硅纖維在納米硅粉內高溫加熱，從而將碳納米管變為碳化硅“絨毛”。
研究人員認為這種絨毛狀碳納米管能夠提升NASA火箭噴嘴和其他部件的陶瓷復合材料的強度和耐高溫性。同時，這種新型材料的使用將進一步減輕發動機重量，在使用碳化硅復合材料之前，很多發動機部件由鎳合金制成，并需要一套冷卻系統，通過采用陶瓷基復合材料，可以去除冷卻系統，減輕發動機重量并提升了發動機的耐高溫性。
摩擦和壓力測試表明，絨毛狀碳化硅納米管相互之間的橫向作用力遠遠大于純碳納米管或非增強纖維之間的作用力。同時，該材料可以輕易的在納米壓痕儀高壓作用下恢復，說明了材料抗壓抗分解能力。
下一步研究團隊計劃將該技術應用于其他碳納米材料，來制備更多新型材料。
資料來源：北方科技信息研究所
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