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納米復合材料將廣泛應用到新能源領域

關鍵詞 納米復合材料|2009-07-27 00:00:00|來源 貴州新材料信息網
摘要   預計在最近幾年內,人類將在能源,尤其是可再生能源方面,取得重大突破。人們將會利用更安全的核電站,更高效的太陽能電池;風能、太陽能、海洋能在我們的生活中將得到更廣泛的應用。但是,...

  預計在最近幾年內,人類將在能源,尤其是可再生能源方面,取得重大突破。人們將會利用更安全的核電站,更高效的太陽能電池;風能、太陽能、海洋能在我們的生活中將得到更廣泛的應用。但是,這些目標的實現都離不開科學,尤其是新材料方面的重大突破。
  
  偉大設計——
  
  納米復合材料模型使核電站更安全
  
  科學家們關于新材料的設想越來越明晰了。他們以納米為單位來設計新材料(1納米等于十億分之一米)。在這樣小的尺寸上, 新材料可以擁有自己特性, 這些屬性可以提供理想的功能,特別是把新材料制成復合材料時,它們的功能就更加強大了。最近一系列研究表明,納米材料在能源領域擁有廣闊潛力。
  
  研究人員已經很好地掌握了新納米材料工程的工作機理。麻省理工的邁克爾·蒂米科維茨博士成功地研發出復合材料納米化的設計模型。通過該模型,人們有望獲得納米復合材料具有其組成物質所沒有的、全新的材料特性。
  
  蒂米科維茨博士正在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室同一個研究小組進行相關實驗。為了加速美國在能源科技領域的研究,美國政府資助了一項歷時5 年、耗資7.77億美元的項目。 項目由美國多個科研小組共同完成,洛斯阿拉莫斯國家實驗室就是其中的一個小組。 材料學博士蒂米科維茨正在尋找抗輻射能力強的物質。這種物質可以代替不銹鋼給核反應堆做內壁來延長核反應堆的使用壽命,并將使核燃料得到更高效的利用來提高反應堆的效率。蒂米科維茨博士說:“目前,反應堆只利用了大約1%左右的燃料。所以即使燃料利用率僅略有增加,放射性廢物也會大幅減少。
  
  核反應堆的內壁之所以會劣化,是因為當用做內壁的金屬暴露于射線時,金屬就會變脆變弱。這個弱點是因為金屬的晶體結構,而這種結構又是由高能粒子造成的,如中子撞擊到單個原子,并把原子撞離原來位置。這些原子和其他原子發生碰撞,造成的損害蔓延開來。其結果就造成孔洞、裂縫等。
  
  蒂米科維茨博士說確保納米復合材料具有抗輻射能力的關鍵在于組成復合材料的不同物質層與層之間的界面。當不同的物質層越來越薄時,不同物質間的界面就決定了復合材料的特性。不同物質的界面使得復合材料表現出了原組成物質所不具備的新奇特性。
  
  理想的納米復合材料不僅能抗輻射損傷,它自己也不會通過吸收中子成為放射性物質。蒂米科維茨博士利用他的模型技術來選擇可能的材料。鐵基的裂變反應堆和將被應用到核聚變上的鎢基的核反應堆都是他考慮的材料。這些材料被批準使用在核反應堆上還要假以時日,但是納米復合材料設計模型本身就是技術上的重大突破了。

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