中俄科学家联合研制出抗极寒新型复合材料
近日,俄罗斯国家研究型技术大学与中国矿业大学(北京)的科学家携手合作,成功研发出一种在极端寒冷条件下(-150℃)仍能保持卓越机械性能的新型复合化合物。这一突破性成果不仅标志着材料科学领域的一大飞跃,更为航天、低温工业及极地探测等领域带来了前所未有的希望。
据了解,这种新型复合材料是在金属和金属玻璃化合物的基础上开发出的层状复合材料。其独特之处在于,即使在极低温度下,该材料也不会发生脆性断裂,且在受到冲击时也不会碎裂成多个碎片。这一特性得益于其独特的材料结构及相互作用机制,能够在遇到快速温度变化时保持较高的可塑性。
具体来说,当材料的边界出现裂纹时,裂纹尖端的原子会发生跃迁,导致局部加热。这一特殊瞬变过程使得热量的积聚使金属更加可塑,从而有效阻止了裂纹的扩展。因此,即使在-150℃的极端低温环境下,该材料的强度依然能够保持在较高水平。
此外,这种以晶态金属和金属玻璃为基础的复合材料不仅易于获取,而且加工改造性能优异。其制造技术基于不同成分材料的传统焊接方法,易于实现工业化生产。中俄科学家从理论和实验上已确定了在各成分良好“关联”的条件下,金属玻璃不会产生结晶的有效温度,为进一步优化材料的性能提供了重要依据。
未来,中俄科学家计划继续改进这种复合材料的制造技术,并改善其成分,以提高低温条件下的机械强度和抗辐射能力。他们相信,这一研究成果将推动相关行业在技术和设计上的重大变革,为人类在极端环境下的科学探索和技术应用提供新的解决方案。
在航天领域,这种抗极寒材料可以用于制造在低温或超低温条件下运行的机器部件和结构,如卫星的推进系统、低温燃料储罐等,极大地提高了航天器的可靠性和稳定性。在低温工业中,该材料可以应用于液化天然气(LNG)储罐、低温制冷设备等,提高了设备的耐用性和安全性。此外,在极地探测领域,抗极寒材料的应用将极大地促进极地科研和探险活动的进行,为科学家们提供更加可靠的技术支持。
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