轻量耐高温合金 有助于推广天然气汽车-慈禧太后秘史

轻量耐高温合金 有助于推广天然气汽车 时间:2020年04月04日 09:39:44

轻量耐高温合金 有助于推广天然气汽车

研究人员预计,未来五年左右,天然气发动机或将得到广泛应用,特别是用于商用卡车。卡车运输公司正在寻找方法,以降低燃料成本和碳排放。目前,美国能源和交通部门正在支持创新材料研究,以适应替代性燃料,并减少成本和温室气体排放。在较小、成本较低的规模上,石墨烯可用于改进普通技术。比如,可以用它来制造柔性屏幕,甚至是用于手机的柔性电池,也可能用于3D打印。

用石墨烯增强材料代替电池和发动机材料,有助于降低能耗。实现这一目标所面临的挑战是,石墨烯的成本可能高达每克数百美元。主要研究人员Zhang表示:“在应用于车辆时,需要考虑成本。成本永远是第一位的。如果不能降低石墨烯的成本,就无法在汽车上大量应用石墨烯。”

与汽油相比,天然气燃烧起来更清洁、效率更高,所产生的二氧化碳少25%左右,而且提炼和加工成本也比较低,因此,天然气动力汽车日益受到关注。然而,由于天然气燃烧温度高,对金属发动机部件的要求也要高得多。

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据外媒报道,弗吉尼亚大学(University of Virginia)研究人员通过将镍粉和石墨烯薄片结合在一起,开发出一种新型耐高温低成本合金,并申请专利。这种新型金属基复合材料,可在1000摄氏度下保持完整性,或将成为天然气发动机材料的良好选择。

轻量耐高温合金 有助于推广天然气汽车

研究人员在设计材料时,从大自然中获得灵感,比如珍珠母贝壳。“它们拥有一层又一层的结构。”珍珠母由六角形文石薄片组成,其强度和韧性在工程材料中极为罕见。在制造绝大多数复合材料时,两种合金组合在一起,会导致大多数复合材料失去延性或韧性。然而,采用类似文石的结构,石墨烯和镍复合材料的强度可以增加73%,拉伸能力仅降低了28%。这种复合材料甚至可以在1000摄氏度高温下,保持高硬度。

此类轻质材料被称为“石墨烯超耐热合金”(graphene superalloy)。因为使用了轻质石墨烯材料,比其他镍高温合金更轻,但是,比其他金属混合物更坚固耐用。领导这项研究的机械与航空航天工程学院教授Chris Li表示:“这种材料很轻,而且完美结合强度和韧性,有可能成为燃料喷嘴等天然气发动机关键部件的理想材料。”

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