纳米材料与纳米技术在航天领域的应用-黄秀静

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1、纳米材料与纳米技术在航天领域的应用专业：应用化学姓名：黄秀静班级：B110706学号：B11070609纳米材料与纳米技术在航天领域的应用摘要介绍了纳米材料及其结构在航天器上的应用，重点介绍了纳米材料在结构材料和功能材料方面的应用。可以预料，纳米材料在航天领域的应用前景相当广阔。关键词纳米材料纳米技术航空航天应用纳米材料是指尺度为1〜lOOmn的超微粒，经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体［1］,当材料的粒径处于纳米状态时，其尺度介于原子、分子与块（粒）状材料之间，故有人称之为物质第四态。随着物质的超细

2、化，其分子排布及电子分布和晶体结构均发生变化，使得纳米材料与常规块（粒）状材料相比具有一系列优异物理、化学及表面、界面性质，在使用时可以得到超常效果。［2］纳米材料作为一类新型材料，表现出独特的力学、光学、磁学、化学等性质，使我们有可能用以克服传统材料的不足，甚至开辟出新的应用领域［3］。纳米技术同微电子技术结合在一起，将会极大地降低未来航天系统的研制与试验费用，缩小航天电子器件的体积、减轻重量、降低对功率的要求和对振动的敏感性，纳米器件的应用是航天工业一个重要的发展方向［4］。1.固体火箭推进剂固体

3、火箭推进剂主要由固体氧化剂和可燃物组成，固体火箭推进剂的燃烧速度取决于氧化剂与可燃物的反应速度，它们之间的反应速度的大小主要取决于固体氧化剂和可燃物接触而积的大小以及催化剂的催化效果。近年来，国外研宂丫加入纳米铝粉以及金属/聚合物纳米层压材料片状粉末添加剂改性的纳米火炸药、推进剂和固体燃料［5］。试验研究表明，在火炸药、推进剂和固体燃料配方中加入上述纳米粉末只有加快燃烧速度，改善燃烧效率，提高性能以及防止凝结有害金属微滴等优点［6］。2.红外敏感元件纳米材料具有特殊的光学性能，对红外线以及雷达波具有较

4、好的吸收作用。在第二次世界大战中，日本陆军计划发展一种能命中具奋红外线辐射（例如舰船的烟囱）的导弹，探测器中的红外辐射吸收剂就使用了减压蒸发制备的Zn。利用纳米材料对红外辐射的探测机理，可以在导弹的红外制导器件上采用纳米材料或者利用其对红外辐射的敏感性制备红外敏感元件［7］。1.隐身材料隐身技术作为提高武器系统生存和突防能力，提高总体作战效能的有效手段，受到世界各军事大国的高度重视，隐身材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一。纳米材料由于只有特殊的光学性能，有可能实现高吸收、宽频段、质轻层薄、红

5、外微波吸收兼顾的要求，是一种非常有发展前途的新型军事雷达吸收剂。采用纳米粒子与聚合物制成的复合材料，能吸收和衰减电磁波和声波，减少散射和反射，具有极好的隐身性能［2］。2.纳米碳管太空缆绳纳米碳管具有强度高、质量轻、性能稳定、柔软灵活、导热性好、表面积大及许多奇异的电子性质等特点。纳米碳管是一种可能具有突破性的应用，可以用于太空升降机，用其做成的太空缆绳，与钢或其他特质不同的关键是它能支持住自身的质量而不会断掉。这就提供了一种把人或物品提升到外层太空的可能方法，也许将成为人类移居外星球的最理想方法［8

6、］。3.纳米火箭美国己制成一枚微型火箭，这种火箭只需花费儿百英磅就能将有效载荷送入太空。大小只有半个火柴盒那么大。它采用液态氧与乙醇的混合物作为燃料，可产生约13.2N的推力。这使得微型火箭的推力质量比达到10000以上。这要比大型火箭的推力质量比远远大得多。这种微型火箭是受蚂蚁的启发而进行研制的。小小的蚂蚁可以举起相当于自身重量几倍的东丙。据美国宇航局(NASA)称，这种微型火箭很有可能将首先被用来帮助卫星定位『91。纳米材料在航天领域还有很多潜在应用，例如，陶瓷和金属间化合物(如TIAI、TI3A

7、I等)通常是宏观脆性材料，当其品粒尺寸达到纳米量级时，就会变成宏观塑性材料，可加工性能明显改善，使它们在航天飞行器上获得应用llGj。总结航天工业集中展现了高新技术的发展水平，它涉及诸多学科领域，其中材料科学及技术的发展是其基础。纳米科技的迅猛发展为材料科学及技术的进步注入新的活力，同时也为航天工业实现跨越式发展创造了有利条件，未来的航天工业将随着纳米科学技术的发展而呈现崭新的面貌我们相信，随着纳米科技的发展，纳米材料在航天领域将得到越来越多的应用，纳米技术将为促进我国的航天事业的发展做出重大贡献。【

8、1】王文中，李良荣,刘兴龙.纳米材料的性能、制备和开发应用[N].材料导报，1994(6):8〜11【2】毛克祥，程海斌，官建国.纳米材料在航天领域的应用与发展【3】夏和生，王琪.纳米技术进展.高分子材料科学与工程，2000;⑷17:1〜5【4】张立徳，牟季镁.纳米材料和纳米结构.北京.科学出版社，200L5〜10【5】赵凤起，覃光明，蔡炳源.纳米材料在火炸药中的应用现状及发展方向[J].火炸药学报，2001，24(4):61-65.【6】张淑慧，单建胜