NASA與Nanocomp合作生產(chǎn)碳納米管（CNT）纖維，并用它來制造碳納米管復(fù)合材料外包壓力容器。

    碳納米管復(fù)合材料外包壓力容器（COPV）本月作為SubTec-7任務(wù)的一部分，使用由美國宇航局在弗吉尼亞州的Wallops飛行設(shè)施發(fā)射的56英尺高的黑雁 IX火箭。 這里顯示的是SubTec7有效載荷正在Wallops飛行設(shè)施處進行最終測試和評估。來源：NASA / Berit Bland.

    展示的是飛行器上由碳納米管纏繞而成的一件物品

    在飛行試驗中進行的拉伸強度試驗幫助工程師預(yù)測該器材在失效之前可能達到的載荷

    NASA的空間技術(shù)任務(wù)總監(jiān)（STMD）對納米技術(shù)感興趣 - 這種方法可以減少宇航系統(tǒng)的質(zhì)量并且提高其性能。例如，NASA計算機模擬分析表明，使用碳納米管增強的復(fù)合材料可能導(dǎo)致運載火箭總質(zhì)量降低30％。

    在俄亥俄州克利夫蘭NASA的Glenn研究中心，輕質(zhì)材料和制造項目的經(jīng)理Michael Meador說：“沒有一種技術(shù)會對減少運載火箭的質(zhì)量有這么大的影響。我不是想陳詞濫調(diào)，但是這改變游戲規(guī)則。”

    不久之后的硬件將測試超過常規(guī)碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料的碳納米管纖維基復(fù)合槽的拉伸性能。于5月16日在弗吉尼亞州美國宇航局Wallops 飛行設(shè)施中心發(fā)射的一枚探空火箭運載了復(fù)合材料包裹的壓力容器（COPV）升空。

    Meador說：“我們將使用COPV作為冷氣推進系統(tǒng)的一部分，”，這意味著同時包括在飛行期間移動火箭的有效載荷和旋轉(zhuǎn)有效載荷來改善在下降到地球期間火箭的空氣動力學(xué)。他說“我們進行的是一次有效載荷的實驗，但它是一個開創(chuàng)性的飛行。這是碳納米管復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)部件進行的第一次飛行測試”。

    COPV項目涉及幾個美國宇航局中心 - 格倫研究中心，蘭利研究中心，馬歇爾太空飛行中心以工廠。 NASA與Nanocomp（美國紐約州Merrimack）合作制造納米管紗和片材，空間機構(gòu)開發(fā)獨特的加工方法來制造COPV。

    Meador說：“我們不僅僅開發(fā)碳納米管紗線的高強度復(fù)合材料，而且還通過構(gòu)建實際部件和飛行測試來測試其性能。 COPV飛行試驗將大大有助于NASA在未來的任務(wù)中使用這些材料。”

    NASA蘭利研究中心研究材料的工程師Emilie Siochi說，COPV的亞軌道火箭飛行是第一步。 “這個COPV代表了我們通過將納米管紗線轉(zhuǎn)化為復(fù)合材料而建立的第一個大項目。”早在開始的時候，她說碳納米管纖維材料只有少量可用。這種想法需要改變。

    Siochi說“我們必須改善性能，提高質(zhì)量和數(shù)量”。她說，美國宇航局的行業(yè)關(guān)系對于擴大空間機構(gòu)使用的材料來說是非常有價值的，并且COPV的飛行測試已經(jīng)有成熟的技術(shù)協(xié)助。

    Siochi說：“碳納米管的結(jié)構(gòu)特性比碳纖維復(fù)合材料強得多，這是結(jié)構(gòu)材料的最新發(fā)展趨勢。因此，如果它更強，我們將能夠建立宇航所需的更輕的結(jié)構(gòu)。”

    Meador看了碳納米管材料的光明和持久的未來。Meador建議“當(dāng)我們第一次開始進入納米技術(shù)研究時，我們就考慮值得NASA投資的地方…哪里可以為該機構(gòu)帶來巨大的回報，是減輕重量，性能還是降低能耗”。

    在改善材料的機械性能以及制造纖維的數(shù)量使其與常規(guī)碳纖維相比具有競爭力方面，還有更多的工作要做。Meador說“有一個很大的回報，不僅僅是航空航天應(yīng)用”。他補充說，使用碳納米管材料，例如減少地面運輸車輛的重量，節(jié)省更多的燃油消耗的同時也可減少二氧化碳排放。同樣，將技術(shù)引入飛機也是值得進一步關(guān)注的另一個領(lǐng)域。

    Meador說“我們不是在看魔術(shù)材料。相反，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你達到納米尺度時，那種尺度上的材料確實能具有在這種尺度以上你看不到的新物理性能，新物理學(xué)的某些特征。這是事實，就看你如何控制和利用這些屬性。”

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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