NASA與Nanocomp合作生產(chǎn)碳納米管（CNT）纖維，并用它來(lái)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(guó)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(jìn)行最終測(cè)試和評(píng)估。來(lái)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(yàn)中進(jìn)行的拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)幫助工程師預(yù)測(cè)該器材在失效之前可能達(dá)到的載荷

    NASA的空間技術(shù)任務(wù)總監(jiān)（STMD）對(duì)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(jì)算機(jī)模擬分析表明，使用碳納米管增強(qiáng)的復(fù)合材料可能導(dǎo)致運(yùn)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(xiàng)目的經(jīng)理Michael Meador說(shuō)：“沒(méi)有一種技術(shù)會(huì)對(duì)減少運(yùn)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(cè)試超過(guò)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(guó)宇航局Wallops 飛行設(shè)施中心發(fā)射的一枚探空火箭運(yùn)載了復(fù)合材料包裹的壓力容器（COPV）升空。

    Meador說(shuō)：“我們將使用COPV作為冷氣推進(jìn)系統(tǒng)的一部分，”，這意味著同時(shí)包括在飛行期間移動(dòng)火箭的有效載荷和旋轉(zhuǎn)有效載荷來(lái)改善在下降到地球期間火箭的空氣動(dòng)力學(xué)。他說(shuō)“我們進(jìn)行的是一次有效載荷的實(shí)驗(yàn)，但它是一個(gè)開(kāi)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(jìn)行的第一次飛行測(cè)試”。

    COPV項(xiàng)目涉及幾個(gè)美國(guó)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(guó)紐約州Merrimack）合作制造納米管紗和片材，空間機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)獨(dú)特的加工方法來(lái)制造COPV。

    Meador說(shuō)：“我們不僅僅開(kāi)發(fā)碳納米管紗線的高強(qiáng)度復(fù)合材料，而且還通過(guò)構(gòu)建實(shí)際部件和飛行測(cè)試來(lái)測(cè)試其性能。 COPV飛行試驗(yàn)將大大有助于NASA在未來(lái)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(shuō)，COPV的亞軌道火箭飛行是第一步。 “這個(gè)COPV代表了我們通過(guò)將納米管紗線轉(zhuǎn)化為復(fù)合材料而建立的第一個(gè)大項(xiàng)目。”早在開(kāi)始的時(shí)候，她說(shuō)碳納米管纖維材料只有少量可用。這種想法需要改變。

    Siochi說(shuō)“我們必須改善性能，提高質(zhì)量和數(shù)量”。她說(shuō)，美國(guó)宇航局的行業(yè)關(guān)系對(duì)于擴(kuò)大空間機(jī)構(gòu)使用的材料來(lái)說(shuō)是非常有價(jià)值的，并且COPV的飛行測(cè)試已經(jīng)有成熟的技術(shù)協(xié)助。

    Siochi說(shuō)：“碳納米管的結(jié)構(gòu)特性比碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)得多，這是結(jié)構(gòu)材料的最新發(fā)展趨勢(shì)。因此，如果它更強(qiáng)，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(lái)。Meador建議“當(dāng)我們第一次開(kāi)始進(jìn)入納米技術(shù)研究時(shí)，我們就考慮值得NASA投資的地方…哪里可以為該機(jī)構(gòu)帶來(lái)巨大的回報(bào)，是減輕重量，性能還是降低能耗”。

    在改善材料的機(jī)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(jìng)爭(zhēng)力方面，還有更多的工作要做。Meador說(shuō)“有一個(gè)很大的回報(bào)，不僅僅是航空航天應(yīng)用”。他補(bǔ)充說(shuō)，使用碳納米管材料，例如減少地面運(yùn)輸車(chē)輛的重量，節(jié)省更多的燃油消耗的同時(shí)也可減少二氧化碳排放。同樣，將技術(shù)引入飛機(jī)也是值得進(jìn)一步關(guān)注的另一個(gè)領(lǐng)域。

    Meador說(shuō)“我們不是在看魔術(shù)材料。相反，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你達(dá)到納米尺度時(shí)，那種尺度上的材料確實(shí)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(shí)，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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