Nanotechnologie in RuimtevaartMaterialen

Door Zal Soutter

Besproken Onderwerpen

Inleiding
De Metalen van Nanostructured
Polymeer Nanocomposites
Tribological Deklagen
Conclusie
Verwijzingen en Verdere Lezing

Inleiding

Figuur 1. De ruimtevaartindustrie is onder druk te verbeteren het is milieuvoetafdruk, hoofdzakelijk door vliegtuigen efficiënter te maken. Het krediet van het Beeld: Dienst van de Statistieken van de Arbeid.

Er zijn weinig industrieën waar de toepassingen van nanotechnologie zoals in de ruimtevaartindustrie zo duidelijk voordelig zijn. De primaire ontwikkelingsdoelstellingen passen bijna precies met de voordelen aan die door diverse nanomaterials in de plaats van traditionele bulkmetalen zoals staal worden aangeboden te gebruiken.

De ruimtevaartindustrie is één van de belangrijkste zware industrieën in de wereld. De Talloze bedrijven baseren zich op de capaciteit om producten en mensen rond de wereld met de snelheid te verschepen die slechts door bereikt door de lucht kan. De vliegtuigen productiemarkt was xxx miljard in 20xx waard, en het grootste deel van dit werd rekenschap gegeven van door militaire te besteden.

Samen met deze reusachtige economische waarde, echter, komt reusachtige consumptie, en één van de grootste koolstofvoetafdrukken op de planeet met betrekking tot de grootte van de markt. Om deze reden, zijn de belangrijkste bestuurders in huidig ruimtevaartR&D naar lichtere bouwmaterialen en efficiëntere motoren - het algemene doel dat van de brandstofconsumptie en koolstof emissies te verminderen verbonden aan luchtreis en luchtvracht is. De significante rente in nanotechnologie voor de ruimtevaartindustrie wordt gerechtvaardigd door het potentieel van nanomaterials en het nanoengineering om de industrie te helpen dit doel bereiken.

Dit artikel zal enkele nanomaterials die reeds in ruimtevaart productie worden toegepast, en voordelen herzien zij kunnen opleveren.

De Metalen van Nanostructured

De Bulk metalen met één of andere nanoscalestructuur worden reeds wijd gebruikt in vliegtuigen productie. Het is nu goed - het geweten dat metalen nanostructured - tentoongesteld voorwerp aanzienlijk betere eigenschappen in vergelijking met hun tegenhangers met micro-schaal of grotere korrelstructuur.

Dit is bijzonder merkbaar voor eigenschappen die voor materialen die in vliegtuigen worden gebruikt essentieel zijn - breng sterkte, treksterkte en corrosie hoofdzakelijk weerstand op, die aan lage dichtheid wordt gekoppeld die helpt het totale gewicht vliegtuigen beperken.

Figuur 2. De Massa nanostructured betere mechanische eigenschappen van het metalententoongestelde voorwerp de veel en corrosieweerstand dan hun tegenhangers met grotere kristalstructuren. Het krediet van het Beeld: Los Alamos Nationaal Laboratorium.

Polymeer Nanocomposites

Diverse nanomaterials zijn gebruikt als vullermaterialen om de eigenschappen van structurele en niet structurele polymeren te verbeteren die in vliegtuigenbouw worden gebruikt. Het meest meestal gebruikte nanomaterials omvatten nanoclays, koolstof nanotubes, nanofibres, en graphene.

De Koolstof is nanotubes in het bijzonder getoond om uitstekende voordelen te geven wanneer gebruikt als vullers in diverse polymeren, wegens hun uitzonderlijke stijfheid, hardheid, en unieke elektrische eigenschappen.

Nanocomposites heeft buitengewone typisch gewicht-aan-sterkte verhoudingen, en verbeterde veerkracht aan trilling en brand, die hen maken voor gebruik in de luchtvaartindustrie ideaal. De eigenschappen van nanofillers, zoals het geleidingsvermogen van nanotubes, bijvoorbeeld, kunnen tot interessante kansen voor multifunctionele materialen leiden.

De eigenschappen van polymeren die door nanomaterial vullers worden verbeterd zijn zo goed-gestemd aan de behoeften van vliegtuigenfabrikanten, dat zij eigenlijk worden gebruikt om enkele metalen te vervangen die in de casco's worden gebruikt. Dit brengt duidelijk langs reusachtige gewichtsbesparingen, en vaak kostenbesparingen eveneens.

Tribological en Anticorrosieve Deklagen

Een Andere belangrijke tendens in de materialen die in vliegtuigen worden gebruikt is naar nanocoatings om de duurzaamheid van metalen te verbeteren. In het bijzonder, de magnesiumlegeringen, die veel lichter zijn dan staal of aluminium, zijn naar voren gebogen aan corrosie, wegens de hoge chemische reactiviteit van magnesium. De Deklagen kunnen helpen corrosie verhinderen, maar het typisch gebruikte type bevat chromiumcomplexen die een hoogst giftige verontreinigende stof zijn.

De Materialen die voor deze nieuwe anticorrosieve nanocoatings worden gebruikt omvatten silicium en boriumoxyden, en kobalt-fosforachtige nanocrystals.

Nanocoatings wordt ook nu gebruikt op turbinebladen en andere mechanische componenten die hoge temperaturen en wrijvingsslijtage moeten weerstaan. Tribological deklagen kunnen de wrijvingscoëfficiënt drastisch verminderen en weerstand tegen slijtage verbeteren - dit verbetert zeer de efficiency van de motoren.

Velen nanostructured en nanoscale zijn de deklaagmaterialen als mogelijke wrijving voorgesteld die agenten, zoals carbide, nitriden, metalen, en diverse keramiek wijzigen.

Figuur 3. De defensiesector drijft de heel wat innovatie in vele industrieën, en de ruimte is geen uitzondering. De Krachtige militaire vliegtuigen vereisen uitzonderlijke materialen, die uiteindelijk hun weg in bedrijfsauto's zullen vinden. Het krediet van het Beeld: De Universiteit van de Staat van Penn.

Conclusie

Dit is enkel een kort overzicht die van enkele nanomaterials in ruimte worden gebruikt. De aandrijving voor lichtere en efficiëntere luchtvoertuigen heeft geleid tot de snelle goedkeuring van nanotechnologie in ruimtevaart productie.

De belangrijkste wegversperring, zoals met vele industrieën kijkt om nanotechnologie goed te keuren, wordt veroorzaakt door onzekerheid over de milieu en gezondheids en veiligheidsimplicaties van deze materialen. Terwijl nanomaterials vaak kunnen minder giftig zijn dan de huidige gebruikte materialen, zijn de gevolgen van blootstelling op lange termijn aan deze nieuwe materialen nog onzeker.

Het potentieel van nanotechnologie in de ruimtevaartindustrie kan niet worden ontkend, nochtans. Buiten casco en componentenmaterialen, zijn de nanotechnologietoepassingen gevonden op smeermiddelen, brandstof, kleefstoffen en veel andere gebieden.

De Nanotechnologie helpt ook ingenieurs om voertuigen met de noodzakelijke eigenschappen te creëren om de ruwe voorwaarden van ruimte te verdragen.

Verwijzingen en Verdere Lezing



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

Last Update: 4. October 2012 13:34

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit