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复合材料走向纳米化

  复合材料纳米技术

  复合材料是两种或更多不同材料的不同材料组合。尽管复合材料自推出以来已经有几十年的历史了,但由于它们可以利用各种成分材料克服单一材料的缺点,因而被广泛使用。最近,麻省理工学院(MIT)的研究人员为纳米复合材料的设计模型的成功增添了新的内容。通过这种模型,预计纳米复合材料将具有在其组成材料中未发现的新的材料特性。
根据纳米复合材料的性能设计纳米复合材料设计模型是麻省理工学院材料科学与工程系发明家迈克尔·德姆库维茨,他期望用自己的由该模型开发的纳米复合材料能够承受高温,辐射和超级机械载荷。最终目标是在能源应用中使用这些纳米复合材料,包括核电站,燃料电池,太阳能和碳储存。德姆科维茨说,能源生产的各个方面都需要能够承受极端条件的材料。他开发的设计模型提供了一种基于所需材料特性设计纳米复合材料的新方法。他认为,尽管社会上有很多设计模型可以对材料进行结构化和预测材料的性能,但是这种仍然需要经过反复的制造和测试周期的新材料开发方法具有成本高昂的缺点,耗时的。 \\ u0026在材料科学领域,材料属性需要进行详细的设置,然后预测这些结构如何可以具有属性科学家所称的“反问题”。 Demkowitz开发的纳米复合材料设计模型解决了材料科学家面临的“逆向问题”,有望极大地加速材料设计过程。纳米复合材料具有很强的抗辐射性
德姆库维茨利用其首选的目标模型纳米复合材料设计是一种抗辐射材料,它有助于提高核电站的效率和安全性。 \\ u0026一般来说,当一种金属材料暴露在辐射环境中,高能粒子像中子一样将金属原子分开时发生碰撞,结果是来自晶格原子的撞击,喷射出来的原子与其他原子碰撞,造成后者失去了它的位置......所以结果是在原子的某些区域失去了原子的大量“空洞”,在某些地区更多原子的“缺陷”,一些缺陷和多个原子缺陷导致金属材料变脆和变弱。据Demkowitz介绍,确保纳米复合材料具有抵抗辐射能力的关键在于组成复合材料的不同材料层之间的界面。当不同的材料层变得越来越薄时,不同材料之间的界面决定了复合材料的性能。也就是说,不同材料的界面使复合材料显示出原始材料所不具备的新颖特性。 Demkowitz说,在一些纳米复合材料中,“孔”和“缺陷”受到界面的限制,它们紧密结合,因此被高能粒子击中。原子最终填充到“孔”中,金属的晶体结构恢复正常。在某些条件下,复合材料表现得好像没有受到辐射的影响。最终可用抗辐射复合材料代替核反应堆中的不锈钢,希望延长核反应堆的寿命,同时使核反应堆能够在更强的辐射剂量下运行。目前,反应堆只使用1%的核燃料,预计利用耐辐射复合材料将使反应堆使用更高比例的核燃料,减少核废料量。 Durkowitz在模型设计的多层抗辐射纳米复合材料工艺中,发现铜和铌的复合材料具有抵抗辐射的能力。 2008年,他在“物理评论通讯”上发表了一篇文章,认为纳米复合材料可以吸收中子并将其转化为辐射材料,因此不能用于核反应堆。此外,Demkowitz的设计模型可以用来了解其他复合材料是否也具有这样的性能,尽管拥有纳米复合材料的设计模型,Demkowitz表示在未来确定抗辐射候选纳米复合材料时,对于核反应堆,研究人员还需要几年的时间才能对其进行测试,因此,任何新的有希望的材料都需要至少10年的时间才能被激活。
(华盛顿7月2日电)本文来自科技网 www.stdaily.com - 原始链接:http://www.stdaily.com/kjrb/content/2009-07/03/content_79008。 HTM

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