Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe: Antrieb der Luftfahrttechnik

Neue und verbesserte Materialien revolutionieren die Welt der Luft- und Raumfahrttechnik. In diesem Artikel werden wir einige der neuen Verbundmaterialien untersuchen, die es uns ermöglichen, den Mars und darüber hinaus zu erreichen.

Luft- und Raumfahrt-Verbundwerkstoffe: Carbonfaser, Nanoröhren und Graphen

Kohlenstofffasern wurden erstmals im 19. Jahrhundert zur Verwendung in Glühbirnenfilamenten aus Materialien wie Bambus und Baumwolle hergestellt. Erst Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts untersuchten Forscher dieses Material als potenzielles Strukturelement.

Heutzutage wird der Großteil der Kohlefaser aus Polyacrylnitril hergestellt. Diese winzigen einzelnen Fasern werden mit Hilfe eines Kunststoffbindemittels zusammengehalten, um ein extrem starkes und leichtes Material zu bilden. Die durch den Einsatz von Kohlefasermaterialien erzielten Gewichtseinsparungen bedeuten einen geringeren Treibstoffverbrauch für Raketen, die den Weltraum erreichen, Flugzeuge im Flug und sogar für Ihre nächste Fahrradtour.

Wir können andere Luft- und Raumfahrtkomposite, Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und Buckminsterfulleren als die nächste Entwicklung in der Kohlenstoffmaterialtechnologie betrachten. Jedes dieser Materialien besteht ausschließlich aus Kohlenstoffatomen, die mit drei ihrer atomaren Nachbarn verbunden sind.

Aerogel für Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung

Samuel Stephens Kistler entwickelte 1931 Aerogel, indem er die Flüssigkeit aus einem Gel entfernte. Die resultierende feste Substanz besteht größtenteils aus Luft. Modernes Aerogel wird oft aus Silizium hergestellt, wobei Flüssigkeitsmoleküle entfernt werden, um eine extrem poröse Substanz zu erzeugen, die zu über 99 % aus Luft bestehen kann.

Aufgrund seiner Konstruktion als „stationäre“ Luft ist Aerogel ein fantastischer Isolator. Die Wärmeleitfähigkeit kann dank der hohen Porosität des Aerogels und des Knudsen-Effekts, der die Molekülbewegung und damit den Wärmetransfer einschränkt, geringer sein als die des eingeschlossenen Gases. Diese Porosität macht Aerogel zudem hydrophil und in der Lage, eine große Menge Feuchtigkeit aufzunehmen. Durch Zusätze kann es jedoch wasserabweisend gemacht werden.

Diese Eigenschaften machen Aerogel zu einem fantastischen Material mit einer Vielzahl potenzieller Anwendungen, einschließlich bei der NASA. In seiner rohen Form kann es ziemlich spröde sein und gehört zweifellos zu den exotischeren Materialien, aber es wurde auch für bodenständigere Anwendungen genutzt, bei denen extreme Isolierung bei minimalem Volumen erforderlich ist.

Metall-3D-Druck, fortschrittliche Wärmebehandlung, Luft- und Raumfahrt-Verbundwerkstoffe und mehr

Im Laufe der Geschichte haben Fortschritte in der Metallbearbeitung die Gesellschaft vorangebracht. Auch wenn es sich dabei nicht um ein neues Material an sich handelt, ermöglicht uns die Fähigkeit, Metalle mittels 3D-Druck zu formen, Formen herzustellen, die zuvor unmöglich gewesen wären. Bedenken Sie, dass der 3D-Druck in der Konstruktion von Raketen umfangreich eingesetzt wird.

Zusätzlich zum 3D-Druck wird die Methode, Metalle zu erhitzen und abzukühlen, um ihre Eigenschaften zu verbessern, zweifellos weiterhin in der Raumfahrt- und Luftfahrttechnik eingesetzt werden. Wir können mit einer Vielzahl neuer Luft- und Raumfahrtteile rechnen, die aus Metall, Silizium und Kohlenstoff bestehen und uns in die Zukunft treiben werden.