“監(jiān)測(cè)型”復(fù)合材料
結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)復(fù)合材料，是一種能感知環(huán)境變化、可自主執(zhí)行相應(yīng)指令的全新材料，目前多用于對(duì)一些特殊物品進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與損傷估計(jì)。
前不久，德國(guó)研制出一套以結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)復(fù)合材料為主體的空間分布傳感器，用于對(duì)飛行器本體結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)?？臻g分布傳感器被粘貼于飛行器背部元件的表面，以監(jiān)測(cè)飛船在發(fā)射和返航過(guò)程中的力學(xué)載荷和熱載荷，通過(guò)測(cè)量高載荷結(jié)構(gòu)部件的空間溫度分布和應(yīng)變，估算飛行器主要結(jié)構(gòu)部件的剩余壽命。
此外，當(dāng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)復(fù)合材料受到損傷時(shí)，通過(guò)對(duì)埋置在其中的熱塑性粒子進(jìn)行熔融修復(fù)后，抗裂能力可達(dá)原來(lái)的1.3倍。研究人員表示，由于這項(xiàng)技術(shù)成本低、性能好，對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)、航空航天飛行器和艦船儲(chǔ)能罐等來(lái)說(shuō)尤其適用。
“吸熱型”復(fù)合材料
前不久，科學(xué)家發(fā)明的一種由一維聚合物納米纖維和二維氮化硼納米薄片組成的新型納米復(fù)合材料，有望作為柔性電子、儲(chǔ)能和電子設(shè)備的優(yōu)良高溫介質(zhì)材料。
研究人員稱，這種12-15微米厚的材料，增強(qiáng)了自組裝材料的性能，其中被稱作“白色石墨烯”的納米薄片提供了一個(gè)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使其能承受分解普通介質(zhì)、電池中的極化絕緣體以及分離正負(fù)電極的熱量。其最簡(jiǎn)單的形式是通過(guò)一層聚芳綸納米纖維與少量氮化硼薄片結(jié)合，薄片的密度剛好足夠形成一個(gè)散熱網(wǎng)絡(luò)，可有效吸收高達(dá)250℃的熱量，且散熱效果是單一聚合物的4倍。
“耐用型”復(fù)合材料
氣凝膠是世界上最輕的固體，99%以上的體積是空氣，由碳、金屬氧化物等多種材料制成，一般多用作航天器防熱材料。其不足是目前常見的氣凝膠脆性偏高，在長(zhǎng)期暴露于極端高溫和承受劇烈的溫度波動(dòng)后容易斷裂，不宜于反復(fù)使用。
近日，由沙特國(guó)王大學(xué)參與研究了一種非常輕便、耐用的新型陶瓷氣凝膠復(fù)合材料，可用于航天防熱材料并反復(fù)使用。與其他氣凝膠相比，這種基于動(dòng)態(tài)納米級(jí)技術(shù)的新材料具有超低密度、高度耐火和耐腐蝕的特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究人員模擬通常會(huì)破壞其他氣凝膠的極端條件，在短短幾秒鐘內(nèi)將測(cè)試容器中的溫度在-198℃到900℃之間升降，但該新型材料在經(jīng)受了數(shù)百次突然的極端溫度峰值轉(zhuǎn)換后，機(jī)械強(qiáng)度下降不到1%。
研究人員表示，他們開發(fā)制造的這種復(fù)合材料，不僅可用于制造航天飛船，還可用于其他超輕量特殊設(shè)備的熱能儲(chǔ)存、催化和過(guò)濾。