Nanotechnologie in den LuftfahrtMaterialien

Durch Willen Soutter

Themen Umfaßt

Einleitung
Nanostructured-Metalle
Polymer Nanocomposites
Tribologische Beschichtungen
Schlussfolgerung
Bezüge und Weiterführende Literatur

Einleitung

Abbildung 1. Die Luftfahrtindustrie ist unter Druck, ihn zu verbessern ist Umweltabdruck, Haupt- indem sie Flugzeuge effizienter herstellt. Bildkredit: Büro von Arbeitskräftestatistiken.

Es gibt wenige Industrien, in denen die Anwendungen der Nanotechnologie so offenbar nützlich wie in der Luftfahrtindustrie sind. Die Hauptentwicklungsziele stimmen fast genau mit den Vorteilen überein, die indem sie verschiedene Nanomaterials anstatt der traditionellen Massenmetalle wie Stahl angeboten werden, verwenden.

Die Luftfahrtindustrie ist eine der wichtigsten Schwerindustrien in der Welt. Unzählige Firmen bauen auf die Fähigkeit, Produkte und Menschen in der ganzer Welt mit der Drehzahl zu versenden, die kann, nur durch erzielt auf dem Luftweg. Der Flugzeugherstellungsmarkt war xxx Milliarde in 20xx wert, und die Masse von diesem wurde durch Militärausgaben erklärt.

Zusammen mit diesem enormen wirtschaftlichen Wert kommt jedoch enormer Verbrauch und einer der größten Kohlenstoffabdrücke auf dem Planeten im Verhältnis zu der Größe des Marktes. Aus diesem Grund sind die bedeutenden Treiber in aktuellem Aerospace R&D in Richtung in Richtung den helleren Baumaterialien und zu den effizienteren Motoren - das Gesamtziel, das, den Kraftstoffverbrauch und Kohlendioxidemissionen zu verringern verbunden sind mit Flugzeugverkehr und Luftfracht ist. Die beträchtlichen Zinsen an der Nanotechnologie für die Luftfahrtindustrie werden durch das Potenzial von Nanomaterials und von Nanoengineering, der Industrie zu helfen dieses, Ziel zu erzielen ausgeschlossen.

Dieser Artikel wiederholt einigen der Nanomaterials, die bereits in der Luftfahrtherstellung angewendet werden, und des Nutzens, die sie zur Verfügung stellen können.

Nanostructured-Metalle

Massenmetalle mit irgendeiner nanoscale Zelle sind bereits in der Flugzeugherstellung weit verbreitet. Es ist jetzt dass nanostructured Metalle weithin bekannt - weisen Sie die beträchtlich verbesserten Eigenschaften auf, die mit ihren Kollegen mit Mikroskala oder größerem Korngefüge verglichen werden.

Dieses ist für Eigenschaften besonders wahrnehmbar, die für die Materialien entscheidend sind, die in den Flugzeugen - die Haupt- Streckgrenze, Dehnfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit verwendet werden, verbunden mit niedriger Dichte, der Hilfen das Gesamtgewicht der Flugzeuge unten halten.

Abbildung 2. Masse nanostructured Metalle weisen viel besser mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit als ihre Kollegen mit größeren Kristallstrukturen auf. Bildkredit: Los Alamos Nationales Laboratorium.

Polymer Nanocomposites

Verschiedene Nanomaterials sind als Einfüllstutzenmaterialien verwendet worden, um die Eigenschaften von den strukturellen und nicht-strukturellen Polymeren zu erhöhen, die im Flugzeugbau verwendet werden. Die allgemein verwendetsten Nanomaterials umfassen nanoclays, Kohlenstoff nanotubes, nanofibres und graphene.

Kohlenstoff nanotubes insbesondere sind gezeigt worden, um ausgezeichnete Vorteile zu geben, wenn sie als Einfüllstutzen in den verschiedenen Polymeren verwendet werden, wegen ihrer außergewöhnlichen Steifheit, Härte und eindeutigen elektrischen Eigenschaften.

Nanocomposites haben gewöhnlich großartige Gewicht-zustärke Verhältnisse und erhöhte Beweglichkeit zur Schwingung und zu Feuer und machen sie Ideal für Gebrauch in der Luftfahrtindustrie. Die Eigenschaften der nanofillers, wie der Leitfähigkeit von nanotubes zum Beispiel können interessante Gelegenheiten für Multifunktionsmaterialien erstellen.

Die Eigenschaften von Polymeren erhöht durch Nanomaterialeinfüllstutzen werden so zu den Anforderungen von Flugzeugbauern, der gut-justiert, den sie wirklich verwendet werden, um einige der Metalle auszutauschen, die in den Flugzeugzellen verwendet werden. Dieses bringt offensichtlich enorme Gewichtseinsparungen und häufig Kosteneinsparungen auch mit.

Tribologische und Rostfeste Beschichtungen

Eine Andere bedeutende Tendenz in den Materialien, die in den Flugzeugen verwendet werden, ist in Richtung zu den nanocoatings, zum der Haltbarkeit der Metalle zu erhöhen. Insbesondere sind Mglegierungen, die weit heller als Stahl oder Aluminium sind, für die Korrosion anfällig, wegen der hohen chemischen Reaktivität von Mg. Beschichtungen können helfen, Korrosion zu verhindern, aber das gewöhnlich verwendete Baumuster enthalten Chromkomplexe, die ein in hohem Grade giftiger Schadstoff sind.

Die Materialien, die für diese neuen rostfesten nanocoatings verwendet werden, umfassen Silikon- und Boroxide und Kobalt-phosphorige nanocrystals.

Nanocoatings werden auch jetzt auf Turbinenschaufeln und anderen mechanischen Bauteilen verwendet, die hohen Temperaturen und Reibungsabnützung widerstehen müssen. Tribologische Beschichtungen können den Reibungskoeffizienten drastisch senken und Widerstand zur Abnützung verbessern - diese verbessert erheblich die Leistungsfähigkeit der Motoren.

Viele nanostructured und nanoscale Beschichtungsmaterialien sind als Abänderungsagenzien der möglichen Reibung, wie Karbide, Nitride, Metalle und verschiedene Keramik vorgeschlagen worden.

Abbildung 3. Der Verteidigungssektor treibt viel Innovation in vielen Industrien, und Aerospace ist keine Ausnahme. Leistungsstarke Militärflugzeuge benötigen außergewöhnliche Materialien, die schließlich ihre Methode in Nutzfahrzeuge finden. Bildkredit: Penn State.

Schlussfolgerung

Dieses ist gerade ein kurzer Überblick über einige der Nanomaterials, die in der Aerospace verwendet werden. Der Antrieb für Feuerzeug und effizientere Luftfahrzeuge hat zu die schnelle Annahme der Nanotechnologie in der Luftfahrtherstellung geführt.

Die Hauptstraßensperre, wie mit vielen Industrien das Schauen, um Nanotechnologie anzunehmen, durch Ungewissheit über den Umwelt- und Gesundheits- und Sicherheitsauswirkungen dieser Materialien verursacht wird. Während Nanomaterials als die aktuellen verwendeten Materialien weniger giftig häufig sein können, sind die Effekte der langfristigen Belastung durch diese neuen Materialien noch unsicher.

Das Potenzial der Nanotechnologie in der Luftfahrtindustrie kann nicht verweigert werden, jedoch. Außenseite von Flugzeugzellen- und Bauteilmaterialien, Nanotechnologieanwendungen sind in den Schmiermitteln, im Kraftstoff, in den Klebern und in vielen anderen Bereichen gefunden worden.

Nanotechnologie hilft auch Ingenieuren, Fahrzeuge mit den notwendigen Eigenschaften herzustellen, um die harten Bedingungen des Platzes auszuhalten.

Bezüge und Weiterführende Literatur



Date Added: Oct 4, 2012 | Updated: Oct 4, 2012

Last Update: 4. October 2012 13:34

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