作者玛丽·帕辛达，空军科学研究办公室 信用:CC0公共领域 莱特-帕特森空军基地的研究人员正在寻求一种新型材料制造工艺的专利，这种材料被称为陶瓷聚合物基纳米粒子，或“毛状纳米粒子”(HNP)
HNP是一种混合材料，由结合到固体纳米粒子核上的聚合物壳组成
这种聚合物——一串重复的分子——形成了纳米粒子周围的“毛发”，大约是一种小病毒的大小
虽然氢化萘已经存在很多年了，但是使它与众不同的是附着在核心粒子上的聚合物类型
它是一种陶瓷前聚合物，一种用于形成高性能陶瓷纤维和复合材料的特殊聚合物
“我们工艺中使用的特殊聚合物使我们的工作与众不同，”项目负责人Dr
马修·迪克森
“研究人员过去曾制造过这种毛状纳米粒子，但他们使用了聚苯乙烯等有机聚合物
我们的聚合体不一样；它是无机的，因为它含有硅
这有点像硅树脂(填缝剂)，它有一个硅和氧重复的骨架，但是我们的有一个硅和碳重复的骨架
" 陶瓷材料与加工研究小组成员，从左到右:Ms
克里斯蒂娜·汤普森博士
代顿街，博士
卡拉·马丁和博士
马修·迪克森
信用:U
S
空军照片/凯伦·施莱辛格 当加热到高温时，这种硅和碳的化学反应使聚合物转变成碳化硅陶瓷
这种特殊工艺产生的氢化萘将用于制造由陶瓷复合材料制成的飞机部件
迪克森说:“陶瓷复合材料用于美国空军的高温应用，受益于密度低于金属的材料，包括喷气发动机和高超音速飞行器部件。”
“我们合成的氢化萘是为这些类型的应用设想的
" 然而，这种特殊的混合材料并不是简单地将聚合物和纳米粒子混合在一起，然后期望得到最好的结果
“一种简单的混合物会产生类似油灰或易碎混合物的东西，”迪克森说，“但我们最终得到的混合材料更像糖蜜，所以它更容易流入多孔陶瓷。”
" 在陶瓷基复合材料的制造过程中，用于将陶瓷纤维粘合在一起的材料会显著收缩
这种收缩导致裂缝和空隙，必须重新填充或渗透
由氢化萘制成的混合材料的一个最重要的要求是，它必须易于流动，以便能够渗透到这些空隙中
在目前的工艺水平下，陶瓷必须经过几个循环(6到10次)的渗透才能达到所需的密度
专利申请中描述的新方法，以及最近发表在《材料化学》上的一篇论文中描述的新方法，产生了一种材料，该材料可以潜在地将渗透循环的次数减少大约一半，从而产生更具成本效益、更快生产的部件
尽管陶瓷复合材料的高温性能优于传统的金属部件，但降低其成本是使其广泛应用于苛刻的空军应用的关键
该项目由空军科学研究办公室资助
“这项研究是合成陶瓷纳米复合材料的一项重大技术进步
中国航天科研所项目官员潘明仁
“它对混合材料的纳米结构提供了前所未有的控制
我对这一发现给未来复合材料的设计和加工带来的可能性感到兴奋
" 获得了额外的资金来研究这些材料的化学性质如何决定它们的性质
“这是一个很难做的项目
迪克森说:“花了将近三年的时间才把它做好
“这对卡拉来说是一个真正的胜利，”他补充道
卡拉·L
马丁
“开发制造这些粒子的化学合成程序非常困难
她新颖的想法和坚韧不拔的精神使她能够将这个项目坚持到成功
"
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