導(dǎo)讀:近日,日本研究人員表示,他們已經(jīng)開發(fā)出一種能夠在短時(shí)間內(nèi)自行修復(fù)裂紋的陶瓷材料,并可能大幅改變航空行業(yè)的制造方法。
這支由日本國(guó)家材料科學(xué)研究所(NIMS)和橫濱國(guó)立大學(xué)(Yokohama National University)組成的研究小組表示,這種材料可以用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上,這將使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)在空中受到一定程度的碰撞或破壞時(shí),仍然可以保持運(yùn)轉(zhuǎn)。
NIMS高級(jí)研究員Toshio Osada表示:“當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在空中飛行過程中遭遇零部件出現(xiàn)裂縫時(shí),新型陶瓷材料可以在飛機(jī)著陸前就進(jìn)行自行修復(fù),而不用被緊急關(guān)停。”
橫濱國(guó)立大學(xué)的工程教授Wataru Nakao表示,這種材料“也可以用于各種各樣的產(chǎn)品”,團(tuán)隊(duì)正在研究將這種陶瓷材料商品化。
陶瓷比鎳和鈦合金更輕,更耐熱,是應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的理想材料。由陶瓷材料制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)能夠顯著的提高燃料效率,但它的缺點(diǎn)就是材料太脆弱。
為了解決這個(gè)問題,日本橫濱國(guó)立大學(xué)將碳化硅添加到由氧化鋁制成的陶瓷材料中。當(dāng)陶瓷在高溫下破裂時(shí),碳化硅暴露在空氣中變成二氧化硅填充裂紋并修復(fù)損壞。
最初,這個(gè)自愈過程需要近1000小時(shí)才能完成。
NIMS后來通過在1000攝氏度下添加微量的氧化錳,將這個(gè)自我修復(fù)時(shí)間減少到了一分鐘。
當(dāng)二氧化硅填充裂紋時(shí),它與周圍的氧化鋁反應(yīng)并暫時(shí)變成了液體狀物質(zhì),據(jù)研究人員介紹,錳氧化物會(huì)促進(jìn)這種現(xiàn)象。
科學(xué)家們表示,他們正在進(jìn)行改進(jìn),以便即使在較低的溫度下該材料也能修復(fù)損壞,并計(jì)劃將其用到日本的新干線的底盤上。