Nanomaterials - 潛在的空間應用概覽

包括的事宜

背景

Nanopowders 如何可能改進動力系統和幫助環境

用於空間應用的氣凝膠

對困難和軟的磁性 Nanomaterials 的潛在的行業申請

使用磁性 Nanocomposites 的福利

有感覺屬性的 ` 智能』 Nanomaterials

使用分子納米技術達到組織工會,自恢復性能和自副本的 Biomimetic 材料

美國航空航天局的研究到在學院的 Nanomaterials 裡生物被啟發的材料

背景

有對 nanomaterials 的一定數量可能的申請在空間。 例如,鋁或硼氧化物 nanopowders,用稀薄的聚合物影片 (在 20 和 300 毫微米) 之間的厚度塗防止附聚,可以使用作為固體推進劑在火箭發動機。 由於他們增加的表面, nanopowders 在固定發射火箭火箭創建被推的更多。 微粒的附聚可以由安定器的聚合物塗料和添加避免,也改進處理材料。

Nanopowders 如何可能改進動力系統和幫助環境

並且,為液體推進劑迅速上升,增加的功率密度能通過 nanopowders 的添加對碳氫燃料的獲得。 暫停在有機溶液, nanopowders 可能為二元燃料系統 (即 ethanol/LOX 也使用,比 hydrazine/N O) 表示一個更加不傷環境的解決方法24這樣 nanopowders 在美國航空航天局 SBIR 程序的框架被開發在與不同的納米技術公司 (DWA 鋁綜合、 Argonide,斯格碼技術等) 和航空航天公司合作下。

用於空間應用的氣凝膠

氣凝膠,包括 nanoparticles 一個高度多孔 3d 網絡,提供高內部表面以及一個小的密度的好處和因而是應用的好選項,即作為改進的電容器和電池的電極材料,或者作為熱量隔離材料。 氣凝膠可以由不同的材料,即硅酸鹽或碳製成。 在空間,氣凝膠已經使用了作為熱量隔離材料在開創者任務的火星流浪者,以及微粒收集器在美國航空航天局 Stardust 任務。 常規氣凝膠的缺點是他們的易碎性和小的機械穩定性。 然而,新發展展示氣凝膠的機械特性可以充分地顯著被改進通過使用無機和有機材料組合 (即硅酸鹽/聚氨酯)。 所以,在將來,氣凝膠可能查找應用作為在空間的高強度,超輕型的結構材料。

對困難和軟的磁性 Nanomaterials 的潛在的行業申請

磁性 nanocomposites 包括在一個無定形或水晶矩陣的 nanoscale 磁性晶子 (即聚合物或硅酸鹽)。 虛擬和困難磁性 (低 resp。 高矯頑性) nanomaterials 可以得到。 軟的磁性材料適用於變壓器和電感器在電子元件,而困難磁性材料擁有應用潛在能量儲備、數據內存和傳感器技術。 nanostructured 材料,可以選擇性地調整實際參數例如矯頑性,打開新建應用程序。 磁性 nanocomposites 的示例是聚合物或 SiO 被塗上的2 鈷 nanoparticles,可以通過一個濕化工程序經濟上導致。 這些 nanocomposites 比常規純鐵材料擁有一個更高的滲透性、居里溫度和電阻由於數量聯結作用在相鄰的 nanoparticles 之間。 另一個示例是聚酰亞胺上漆的 Fe nanoparticles,可以由 nanoscale 鐵粉末和聚酰亞胺壓縮造型製造,并且擁有 TMR (挖洞磁電機阻力) 屬性。

使用磁性 Nanocomposites 的福利

論文綜合的好處是增加的區分檢測磁場的更改的和更高的運作的溫度範圍,可能為小型化的和節能微波天線、電感器、傳感器或者數據內存發展使用空間應用的。 當前,在美國航空航天局 (小型企業創新研究) SBIR 程序的框架的不同的研究計劃並且 BMBF 的一種聯合規劃於此環境存在。

有感覺屬性的 ` 智能』 Nanomaterials

當前,分子納米技術的一種仍然相當幻想應用是 ` 智能』材料的生產與感覺屬性的內在的、可編程序的光學,熱量和機械特性甚至自恢復性能的屬性。 以 nanocomposites 的形式,在此方向的第一個途徑認識到,即,包括在一個 nanostructured 硅酸鹽矩陣的被共軛的聚合物,改變膚色關於機械,化工或者熱應力。 可能及時地和經濟上檢測應用,因為建築材料,機械或腐蝕的塗層損壞,以及重要溫度變化。

使用分子納米技術達到組織工會,自恢復性能和自副本的 Biomimetic 材料

長期和幻想 nanotechnological 構想,然而,去更在這些第一個途徑之外。 這特別是適用於 biomimetic 材料的發展與組織工會,自恢復性能和自副本的能力的通過分子納米技術。 這裡一個目的分別為綜合和生物材料,結構和系統的組合,生物學過程的模仿技術應用的。 nanobiotechnology 的此域仍然當前在基礎研究狀態,但是把視為其中一個最有為的研究域為將來。

美國航空航天局的研究到在學院的 Nanomaterials 裡生物被啟發的材料

由於在空間技術,美國航空航天局的被假設的高創新潛在投資其納米技術預算值的一個大量的部分到基礎研究的此域。 例如,美國航空航天局當前設立生物被啟發的材料學院,用不同的大學研究所,即作為參與者。 此學院被資助在 10 年的期間與每年 $3 百萬的,并且其主要任務是調用基本的發明到材料的發展與非常機械和自恢復性能的屬性的,像那些某生物材料例如殼或骨頭。

主要作者: 沃爾夫岡 Luther (編輯) 博士。

來源: 納米技術的 VDI (Verein Deutscher Ingenieure) 報表標題名為的 ` 應用將來的技術部在空間發展和系統的: 技術分析』, 2003年 4月。

關於此來源的更多信息请請參觀 http://www.zt-consulting.de

Date Added: Apr 8, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 01:15

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