美国宇航局新型材料

时间:2022-07-19 03:29:49

美国宇航局新型材料

泰普尔床垫的故事众所周知,它一开始是美国国家航空航天局(NASA)在19世纪70年代研制开发用来帮助支持宇航员起飞的一种压力吸收材料。直到19世纪80年代NASA才公布了这项技术,然后是一家瑞典的公司进一步将其发展成为今天我们所见到的产品。

NASA的实验室多年来一直在研制生产材料。现在所不同的是,NASA实际上是在努力地转移这些技术,并且在创造下一个泡沫记忆产品传奇。这儿是一些可以推出新一代产品和解决方案的的材料。

形状记忆合金(SMAs)是一种在低温下可以变形,在加热时又可以回复原状的合金。你虽然在市场上买得到,但是使用的温度上限是80℃。NASA正在努力尝试将其提高到300℃,以便在更多工业和应用方面都可以使用SMAs。

根据SMAs变形和恢复的方式,可以将其分为三类。被动型的SMAs加热后可以产生力。主动型的SMAs加热后可以产生力,但是在它的转变温度以下才可以使用。超弹性型的SMAs在应力下产生变形,但是在它的转变温度以上才可以使用。

不考虑SMA的类型,开发人员说其稳定性是面临的主要挑战。他们尝试设计可以在变形和恢复原型之间来回转变的SMAs。形状和温度就是两个相关因素。SMAs可以在至少5°or 3mm的差异之间变形和恢复。SMAs波动的温度取决于材料类型。在转变过程中SMAs可以被加热或冷却到触手不烫。

尽管如此,这些热敏性的合金可以取代传感器或者电子设备。市场上可以买到的SMAs现在一般用来代替断路器并且已深入到了医疗应用领域中,例如支架。这种合金每体积或重量单位还有高的应力,使其适宜于简洁执行机构的设计。NASA说目前开发中的一项设计就是用SMA来替代传统的电机或变速器驱动系统,这将使重量减轻41:1。SMAs可以适应多种刚度,并能产生足够的力来消除独立的系统,如液压和气动系统。

NASA也在研究重量很轻的结构材料,研究中材料之一就是纤维增强泡沫(FRF)。FRF是夹于玻璃和炭结构纤维复合板之间的泡沫。

结果是一种很像塑料的可以代替纸板的泡沫填充波纹板。FRF不是新的概念了,NASA’s的研究成果据说可以替代金属,并且优于当前使用的轻木或者聚氯乙烯芯夹层。FRF重量比金属零件轻30%―40%,吸收的能量和金属结构一样多。NASA说该材料能够经受住剧烈冲击,建议用作动力荷载的材料。

这种材料厚度可以是半英寸或者更厚。通过使用不同类型的泡沫,不同类型的树脂和纤维,并通过改变纤维的方向来定做不同尺寸、重量、冲击阻力和隔音的材料是可行的。FRFs可以做成连续的纸卷或者连续的蛇形卷以供柱状零件使用。这种板片是用树脂浸泡工艺模制而成的。之后可以用传统的切割工具例如桌锯来切割。

NASA研究人员的另一个研究领域是超抛光金属,位于Yorkville, Ill.的一个叫做微工程金属(Microengineered Metals Inc.)的公司开发了这项工艺,该工艺对铝进行表面处理,粗糙度为5?或者更低。该方法包含一种用来抛光二维或三维实体的专有浆液。

超抛光优于常规的抛光技术。超抛光可以制造出超平的和高度反光的表面,不需要镀镍像铝一样难以抛光的金属。

星系材料测试实验室

材料国际空间实验站(MISSE-X)主要是来做材料测试。 字面意思上来讲,MISSE-X是距离地球上空220英里的一个实验基地,位于国际空间站(ISS)的外部。确切的说,它会被机器人安装在国际空间站的快递物流运营2号有效载荷平台上。空间-X龙胶囊(Space-X Dragon)会将模块化的实验容器(MECS)在国际空间站往返运输。

MECs携带着材料样品,在太空停留半年至3年。 MISSE-X不是一项新的实验,MISSE1和2已经在2001年8月份展开工作,直到2005年7月才收回来。美国航空航天局说,MISSE-X将包含新的增强功能,其中包括实时实验监测,样品的日常拍摄,扩张以容纳更多的住宿以及更复杂的实验。 MISSE-X团队还开发即插即用式机械和航空电子系统,可以更快,更经济地切换到新的实验中。

美国航空航天局说, MISSE-X上的材料将承受极端的太阳能和带电粒子的辐射,原子氧,高真空,极端温度和污染,有望使研究人员在开发耐用的航天器材料和宇航服方面有新的见解。MISSE-X将在2014年展开工作。

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