作者：Jeremy Cook
新型和增强型材料正在彻底改变航空航天工程领域。在本文中，我们将探索一些新型复合材料，以便使我们能够到达火星甚至更远的地方。
航空复合材料：碳纤维、纳米管和石墨烯
碳纤维最初是在 19 世纪使用竹子和棉花等材料制成的，用于灯泡灯丝。直到二十世纪中叶，研究人员才把这种材料作为潜在的结构元素进行探索。
如今，大多数碳纤维都是由聚丙烯腈制成的。这些细小的单根纤维在塑料粘合剂的帮助下结合在一起，形成一种极其坚固且轻质的材料。碳纤维材料实现的重量减轻意味着到达太空的火箭、飞行中的飞机，甚至您下一次骑自行车的燃料消耗都会减少。
我们可以将碳纳米管、石墨烯和巴克敏斯特富勒烯等其他航空复合材料视为碳材料技术的下一个发展方向。在这些材料中，每种材料都是由碳原子与三个邻域的原子结合而成。
- 碳纳米管：碳原子包裹成分子管状，结合在一起时类似于极小的线，甚至是毛球，形成一种极其坚固的材料。
- 石墨烯：碳原子结合在一起，呈片状排列（不包裹成管状）。石墨烯是有史以来测试过的最坚固的材料，具有一些有趣的特性，可能使其适合于储能。
- 巴克敏斯特富勒烯：碳原子包裹成球（60 个碳原子，即 C60）。与本文所列的其他碳基分子相比，这种材料在航空航天领域的应用可能较少，但研究人员可能会在未来发现它的重要用途。
用于航空航天和国防的气凝胶
Samuel Stephens Kistler 于 1931 年通过去除果冻中的液体，创造出了气凝胶。由此产生的固体物质主要是空气。现代气凝胶通常由硅形成，去除液态分子后产生一种极其多孔的物质，其 99% 以上的体积都是空气。
由于气凝胶具有“静止”空气结构，因此它是一种极好的绝缘体。由于气凝胶的高孔隙率和限制分子运动的努森效应，其热导率可能低于其所含气体的热导率，从而限制了热能转移。这种多孔性也使气凝胶具有亲水性，能够吸收大量的水分。然而，添加剂可以使其具有防水性。
这些特性使气凝胶成为一种具有广泛潜在应用的神奇材料，包括美国宇航局也在使用。在原始形式下，气凝胶可能非常脆，毫无疑问这是它奇异的一面，但也已用于更多要求在最小体积内实现极端绝缘的陆地应用。
金属 3D 打印、先进热处理、航空复合材料等
纵观历史，金属加工的进步推动了社会的进步。虽然金属本质上不是一种新材料，但 3D 打印金属的能力使我们能够形成以前不可能的形状。想一想 3D 打印在火箭制造中广泛使用就知道了。
作为 3D 打印的辅助手段，加热和冷却金属以增强其性能的方式无疑将继续用于航天和航空工程。我们可以期待看到由金属、硅和碳制成的各种新型航空航天部件，推动我们走向未来。
相关产品链接
参阅相关产品
参阅相关产品
