近日，美国莱斯大学与美国国家航空航天局NASA合作开发了一种新型碳化硅“绒毛纤维”，可以嵌入NASA最新火箭发动机使用的陶瓷复合材料上，提升火箭喷嘴和其他部件的强度和耐高温性。
目前用于NASA火箭发动机的陶瓷复合材料使用碳化硅纤维来增强，能够承受住1600摄氏度的高温，但容易氧化开裂。
莱斯大学将碳化硅纳米管和纳米线嵌入陶瓷复合材料纤维表面，使纤维表面像钩子和线圈一样卷曲，类似于魔术粘。纤维缠绕处具有很强的咬合作用，这不仅可以减少复合材料的开裂，也可以防止氧气改变纤维的化学结构。该新型纳米材料研制过程首先将碳化硅纤维浸泡在铁催化剂中，之后用水辅助化学气相沉积方法将碳纳米管直接插入纤维表面。碳化硅纤维在纳米硅粉内高温加热，从而将碳纳米管变为碳化硅“绒毛”。
研究人员认为这种绒毛状碳纳米管能够提升NASA火箭喷嘴和其他部件的陶瓷复合材料的强度和耐高温性。同时，这种新型材料的使用将进一步减轻发动机重量，在使用碳化硅复合材料之前，很多发动机部件由镍合金制成，并需要一套冷却系统，通过采用陶瓷基复合材料，可以去除冷却系统，减轻发动机重量并提升了发动机的耐高温性。
摩擦和压力测试表明，绒毛状碳化硅纳米管相互之间的横向作用力远远大于纯碳纳米管或非增强纤维之间的作用力。同时，该材料可以轻易的在纳米压痕仪高压作用下恢复，说明了材料抗压抗分解能力。
下一步研究团队计划将该技术应用于其他碳纳米材料，来制备更多新型材料。
资料来源：北方科技信息研究所
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