轻质高温合金的发展将有助于天然气汽车的推广

2020-07-07 13:58:20 文章来源:网络
  与汽油相比,天然气燃烧更清洁、效率更高,二氧化碳排放量减少约25%,精炼和加工成本更低。因此,天然气动力汽车越来越受到关注。然而,由于天然气燃烧温度高,对金属发动机部件的要求也高得多。
  据外国媒体报道,弗吉尼亚大学(UniversityofVirginia)的研究人员通过将镍粉与石墨烯片相结合,获得了一种新型耐高温低成本合金的专利。这种新型金属基体复合材料可以保持在1000摄氏度的完整性,也将成为天然气发动机材料的好选择。
  这种轻质材料被称为石墨烯耐过热合金(石墨合金)。由于使用了轻质石墨烯,它比其他镍高温合金轻,但比其他金属混合物更坚固耐用。领导这项研究的机械、航空和航天工程学院教授克里斯利(ChrisLi)表示:"这种材料轻而又完美地结合了强度和韧性,使之成为燃料喷嘴等天然气发动机关键部件的理想材料。
  在设计材料时,研究人员从大自然中汲取灵感,如珍珠母壳。"珍珠母层是由六角文石片构成的,其强度和韧性在工程材料中是非常罕见的。在大多数复合材料的制造中,这两种合金的结合会导致大多数复合材料的塑性或韧性丧失。但是,如果采用类似文石的结构,石墨烯和镍复合材料的强度可提高73%,拉伸强度仅可降低28%,复合材料甚至可以在1000摄氏度时保持较高的硬度。
  使用石墨烯增强材料代替电池和发动机材料有助于降低能源消耗。实现这一目标面临的挑战是,石墨烯每克的成本高达数百美元。"首席研究员张说:"在使用汽车时,需要考虑到成本。"成本总是第一位的。如果石墨烯的成本不降低,就不可能在汽车中大量使用石墨烯。
  研究人员预计,未来五年左右,天然气发动机将得到广泛应用,尤其是商用卡车。卡车公司正在寻找降低燃料成本和碳排放的方法。目前,美国的能源和运输部门正在支持创新材料研究,以适应替代燃料,降低成本和温室气体排放。石墨烯可以用于以小而低的成本规模改进普通技术。例如,它可以用于制造灵活的屏幕,甚至是移动电话的柔性电池,或3D打印。
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