漂浮于水面的輕質金屬復合材料

  來(lai)自(zi)于深泉技術(shu)(Deep Springs Technology,DST)和紐約大學理工學院(New York University Polytechnic School of Engineering)的(de)研究(jiu)人(ren)員開發了一種(zhong)可漂(piao)浮于水面的(de)新型輕質金屬(shu)基(ji)復合(he)材料,這意味著將為汽車(che)和造(zao)船(chuan)工業領域帶來(lai)重大變(bian)革。

  鎂合(he)(he)金(jin)復合(he)(he)材料(liao)(liao)通常被稱為(wei)復合(he)(he)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao):一(yi)(yi)種由填充金(jin)屬(shu)、聚合(he)(he)物或空(kong)心陶瓷顆(ke)粒組成的(de)(de)復合(he)(he)材料(liao)(liao)。在(zai)此情(qing)況下(xia),碳化(hua)硅(gui)空(kong)心顆(ke)粒增強鎂合(he)(he)金(jin)基(ji)體,最終制得(de)研究人員聲(sheng)稱的(de)(de)世(shi)界上第(di)一(yi)(yi)個輕(qing)質金(jin)屬(shu)基(ji)復合(he)(he)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)。

  這(zhe)種結(jie)構的(de)(de)(de)材料密(mi)度為0.92 g/cm3,低于水(shui)的(de)(de)(de)密(mi)度(1 g/cm3),因此可(ke)浮(fu)于水(shui)面,并有望應用于造(zao)船(chuan)工業,使(shi)得船(chuan)只結(jie)構即使(shi)遭到破(po)壞仍可(ke)漂浮(fu)于水(shui)面。此外,研究人員(yuan)稱這(zhe)種材料的(de)(de)(de)強(qiang)度足以承(cheng)受苛刻的(de)(de)(de)海洋條(tiao)件。

  另外,這種材(cai)料(liao)(liao)具有耐熱(re)性,使(shi)其(qi)成為輕(qing)質聚合物復合材(cai)料(liao)(liao)的理(li)想替代物。輕(qing)質聚合物復合材(cai)料(liao)(liao)已(yi)被大量研究并被用于取(qu)代船(chuan)舶和汽(qi)車中(zhong)較重(zhong)金屬部件(jian)。

  “這種新(xin)開發的(de)輕質(zhi)金(jin)屬(shu)復合材(cai)料可以動(dong)搖對金(jin)屬(shu)材(cai)料的(de)青(qing)睞。”該研究論文(wen)作者(zhe)之(zhi)一(yi)、紐約大(da)學(xue)(NYU)工程(cheng)(cheng)學(xue)院機械與航天(tian)航空(kong)工程(cheng)(cheng)系Nikhil Gupta教(jiao)授說,“對這些復合材(cai)料而言,金(jin)屬(shu)可承受更高(gao)的(de)溫度, 在發動(dong)機及排(pai)氣裝(zhuang)置的(de)應用上是(shi)一(yi)個(ge)巨(ju)大(da)的(de)優勢(shi),除了結構件以外。”

  這(zhe)種材料由鎂合(he)金(jin)基體組成(cheng),將鎂合(he)金(jin)加(jia)入到DST研(yan)發的(de)添加(jia)有碳化硅空心球(qiu)的(de)泡(pao)沫中(zhong)。這(zhe)種輕質球(qiu)的(de)強大(da)非(fei)常大(da),單個球(qiu)可(ke)承受超過25,000 PSI的(de)壓力。除了(le)增(zeng)加(jia)強度(du)以外,這(zhe)些球(qiu)還提(ti)供了(le)類似(si)于能量吸收器的(de)碰撞保護作用。

  改變加(jia)入基體(ti)中球(qiu)體(ti)的(de)數量可(ke)用于調(diao)節復合材料的(de)密度及(ji)其(qi)他性能(neng),以(yi)適(shi)應不同應用。“漂浮(fu)”只是在船舶、汽車(che)、浮(fu)力模塊(kuai)以(yi)及(ji)車(che)輛(liang)裝甲等(deng)領域(yu)的(de)一小部分潛在應用而已(yi)。最后一個例子可(ke)能(neng)是與美國(guo)陸軍(jun)研究實驗(yan)室(US Army Research Laboratory)合作研究的(de)。

  該團隊認為這(zhe)種材料(liao)可(ke)在(zai)三年(nian)內制得用于(yu)測試的原(yuan)型。