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日本研发出可自我修复陶瓷材料,适用于航空发动机

日期: 2018-02-25
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近日,日本研究人员表示,他们已经开发出一种能够在短时间内自行修复裂纹的陶瓷材料,并可能大幅改变航空行业的制造方法。

日本研发出可自我修复陶瓷材料,适用于航空发动机

这支由日本国家材料科学研究所(NIMS)和横滨国立大学(Yokohama National University)组成的研究小组表示,这种材料可以用在航空发动机上,这将使得航空发动机在空中受到一定程度的碰撞或破坏时,仍然可以保持运转。

NIMS高级研究员Toshio Osada表示:“当航空发动机在空中飞行过程中遭遇零部件出现裂缝时,新型陶瓷材料可以在飞机着陆前就进行自行修复,而不用被紧急关停。”

横滨国立大学的工程教授Wataru Nakao表示,这种材料“也可以用于各种各样的产品”,团队正在研究将这种陶瓷材料商品化。

陶瓷比镍和钛合金更轻,更耐热,是应用在航空发动机热端部件的理想材料。由陶瓷材料制造的航空发动机能够显著的提高燃料效率,但它的缺点就是材料太脆弱。

为了解决这个问题,日本横滨国立大学将碳化硅添加到由氧化铝制成的陶瓷材料中。当陶瓷在高温下破裂时,碳化硅暴露在空气中变成二氧化硅填充裂纹并修复损坏。

最初,这个自愈过程需要近1000小时才能完成。

日本研发出可自我修复陶瓷材料,适用于航空发动机

NIMS后来通过在1000摄氏度下添加微量的氧化锰,将这个自我修复时间减少到了一分钟。当二氧化硅填充裂纹时,它与周围的氧化铝反应并暂时变成了液体状物质,据研究人员介绍,锰氧化物会促进这种现象科学家们表示,他们正在进行改进,以便即使在较低的温度下该材料也能修复损坏,并计划将其用到日本的新干线的底盘上。


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