纳米材料在航空航天领域的应用.
纳米材料在航空航天中的应用
纳米材料在航空航天中的应用随着科技的不断进步和发展，纳米技术逐渐成为航空航天领域的重要研究方向。
纳米材料的独特性质和优势使其在航空航天工程中具有广泛的应用潜力。
本文将以纳米材料在航空航天领域的四个主要方面进行探讨：增强复合材料、传感与监测、涂层技术和节能材料。
首先，纳米材料在增强复合材料制备中发挥重要作用。
目前，航空航天中使用广泛的增强材料是碳纤维复合材料。
纳米材料的引入可以显著提高复合材料的力学性能，包括强度、刚度和耐热性。
例如，通过将纳米碳管添加到复合材料基体中，可以显著提高复合材料的拉伸强度和断裂韧性。
纳米颗粒和纳米纤维也可以增加材料的导热性能，进而提高热稳定性和热传导率。
这些增强材料的应用可以使飞机和航天器更加轻盈和坚固，提高载荷能力和操作效率，同时减少燃料消耗。
其次，纳米材料的应用可以用于传感和监测系统。
航空航天设备需要高效的传感器来监测各种参数，例如温度、压力、应力和振动等。
纳米材料因其独特的表面增强效应和尺寸效应，在传感器领域具有广泛应用。
以纳米颗粒为基础的传感器可以实现高灵敏度和快速反应，以及在较宽的动态范围内进行测量，并能够在极端条件下工作。
纳米材料的应用还可以实现无损检测和结构健康监测，提高飞机和航天器的安全性和可靠性。
第三，涂层技术是航空航天领域中另一个重要的应用方向。
纳米材料可以通过制备纳米涂层来改善材料的表面性能。
例如，利用纳米TiO2涂层可以提高飞机外壳的防腐蚀性能和紫外线阻挡效果，从而延长飞机的使用寿命。
纳米铝涂层可以提高材料的耐热性，减少热量传导，防止材料变形和热损伤。
纳米涂层还可以用于改善摩擦和磨损性能，减少能源损耗和维护成本。
最后，纳米材料的应用可以促进航空航天领域的节能和环保。
航空航天器需要消耗大量的能源来提供动力和照明等功能。
通过使用纳米材料，可以减少飞机和航天器表面的风阻，提高飞行速度和燃料效率。
纳米材料的低摩擦和低能量损耗特性也有助于减少机械系统的能源消耗。
纳米科技在航空航天领域的应用技巧
纳米科技在航空航天领域的应用技巧航空航天领域一直以来都是技术创新的前沿领域，科技的进步为空中飞行带来了巨大的转变。
在这个领域中，纳米科技正逐渐发挥着重要作用。
纳米科技能够通过材料、传感器和涂层等方面的创新，提高飞机性能、减轻重量、增强安全性和降低成本。
本文将介绍纳米科技在航空航天领域的应用技巧，包括纳米材料的应用、纳米传感器技术以及纳米涂层技术。
首先，纳米材料在航空航天领域的应用具有巨大的潜力。
纳米材料具有精细的控制结构和优异的独特性能，可以用于制造高性能的航空航天材料。
例如，纳米复合材料通过将纳米颗粒与传统航空材料相结合，能够提高强度、刚度和耐热性，同时降低重量。
纳米颗粒可以提供更大的表面积，增加材料的强度和稳定性。
此外，纳米材料还可以改善材料的导电性和热导率，提高飞机的能源效率。
因此，纳米材料的应用可以提高飞机性能、减轻重量，并减少燃料消耗。
其次，纳米传感器技术的应用也为航空航天领域带来了重大的改变。
传感器是航空航天系统的重要组成部分，用于感知和监测飞机的状态。
纳米传感器的小尺寸和高灵敏度使其成为优秀的候选技术，可以实时监测和分析飞机的状况。
例如，纳米传感器可以用于监测结构疲劳、温度、压力、湿度等关键参数，提前发现潜在的问题并采取相应的措施，增加飞机的安全性和可靠性。
此外，纳米传感器还可以用于检测环境中的有害气体和微生物，提供实时的污染监测和风险评估，为航空航天系统的安全运行提供重要的信息。
最后，纳米涂层技术在航空航天领域的应用也是一项重要的创新。
纳米涂层是超薄的材料层，可以应用在飞机表面以改善其性能。
例如，纳米涂层可以提供抗污染和抗腐蚀的特性，保护飞机表面不受外界环境的影响。
此外，纳米涂层还可以减少飞机表面摩擦阻力，提高空气动力效率，降低燃料消耗。
同时，纳米涂层还可提高飞机的防冰性能，防止结冰对飞机的危害。
这些纳米涂层技术的应用不仅可以改善飞机性能，还能减少飞机维护和保养的成本，提高整体效率。
新型材料在航空航天技术中的应用
新型材料在航空航天技术中的应用随着现代科技的发展和进步，新型材料在航空航天技术中的应用也日益广泛。
新型材料的优点是明显的，不仅可以降低飞机的重量，提高飞行效率，还能提高设备的使用寿命，改善人员的工作环境，增强飞行安全。
在航空航天技术中，新型材料的应用主要体现在以下几个方面。
一、纳米材料纳米材料是一种新兴的材料，具有微观层面的优异性能。
在航空航天技术中，纳米材料的应用主要分为两大类：一是作为航空材料；二是作为航空涂料。
作为航空材料，纳米材料的应用可以提高材料的机械性能（强度、刚度、韧性等），电磁性能（导电、阻抗等），热学性能（导热、膨胀系数等）以及耐腐蚀性等等；而作为航空涂料，纳米材料的应用可以提高涂料的附着力、耐磨性、防污性、防紫外线等等。
二、复合材料航空航天技术中的复合材料技术已经日益成熟，它是由两种或两种以上的材料组合而成的材料。
复合材料的应用在航空航天技术中可以降低飞机重量、提高飞行效率，同时也可以延长设备的使用寿命，改善人员工作环境，增强飞行安全等。
例如，用于航空航天领域的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机复合材料和无机复合材料等。
三、金属材料新型金属材料在航空航天技术中也得到广泛应用。
这些新型金属材料具有很高的抗拉强度、韧性、热稳定性和耐蚀性等特点。
例如，钛金属、铝合金、镍合金等都是常用于航空航天技术领域的新型材料。
这些材料的优点包括质量轻、强度高、抗腐蚀性强、耐热性能好等。
四、陶瓷材料陶瓷材料的应用在航空航天技术中主要是作为隔热材料、热防护材料和热导材料。
常用的陶瓷材料包括碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）、氧化铝（Al2O3）等。
这些材料具有高强度、高抗热性、高稳定性等特点，在航空航天技术中应用广泛。
总之，新型材料的应用已经成为航空航天技术发展的重要方向。
随着新型材料自成立以来的不断发展和改进，它们在航空航天技术中的应用也将日益广泛。
未来，随着新型材料技术的不断更新，航空航天领域也将不断创新和发展。
纳米科技在航空航天上的应用
纳米科技在航天航空上的应用一、纳米技术的简介纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。
二、纳米技术的特性（1）表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。
主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。
再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。
如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。
（2）小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。
例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。
再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。
利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。
（3）量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。
当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。
纳米材料在航天科技中的创新应用方法
纳米材料在航天科技中的创新应用方法1. 引言航天科技是人类科技发展的重要领域之一，其在国家安全、经济发展以及科学研究等方面都具有重要作用。
纳米材料是近年来发展迅猛的新材料领域，其特殊的物理、化学性质使其在航天科技中具有巨大创新潜力。
本文将探讨纳米材料在航天科技中的创新应用方法。
2. 智能化纳米材料在航天材料中的应用航天器环境极其恶劣，面临高温、低温、辐射等复杂条件，传统材料往往难以满足需求。
而纳米材料的独特性质为解决这些问题提供了新的思路。
智能化纳米材料通过纳米尺度上的设计和控制可以实现多种功能，如自修复、传感、防辐射等。
在航天器的结构材料中，利用纳米材料可以提高材料的综合性能，增强材料的耐高温、耐低温、耐辐射等能力。
3. 纳米涂层技术在航空器表面保护中的应用航天器在进入大气层时会受到强烈的高温和氧化环境的影响，传统的保护涂层难以在高温条件下保持稳定。
纳米涂层技术的出现为航天器表面保护提供了新的解决方案。
纳米涂层可以形成稳定的氧化层，能够有效地抵御高温和氧化环境的侵蚀，从而提高航天器的使用寿命。
4. 纳米传感器在航天科技中的应用航天器在执行任务时需要对周围环境和器件状态进行实时监测和控制。
纳米传感器具有小巧、高灵敏度和低功耗的特点，非常适合在航天器中应用。
通过将纳米传感器嵌入到航天器的结构中或者涂覆在器件表面，可以实现对温度、压力、振动等参数的实时监测。
这些传感数据对保障航天器的正常运行至关重要。
5. 纳米材料在航天器动力系统中的应用航天器的动力系统对于其飞行性能和操控能力有着重要影响。
纳米材料在动力系统中的应用可以提高燃料效率、降低重量以及改善传热性能。
比如，使用纳米材料制造的燃料催化剂可以提高燃料的燃烧效率，从而提高推力和飞行速度。
此外，纳米材料在热管、热管理系统等方面的应用，也可以提高航天器动力系统的热传导效率，增强冷却效果。
6. 纳米材料在太阳能电池中的应用航天器中常常使用太阳能电池作为电力来源，而纳米材料在太阳能电池中的应用可以提高其转换效率和稳定性。
纳米科技在航空航天领域的应用
纳米科技在航空航天领域的应用纳米科技作为一种前沿技术，正在对各个领域产生深远的影响，其中包括航空航天领域。
纳米科技的应用为航空航天业带来了诸多创新，包括材料改良、传感器技术、能源储存与转化等方面。
本文将重点介绍纳米科技在航空航天领域中的应用。
在航空航天领域中，材料的轻量化和强度是至关重要的，在这方面，纳米科技发挥了重要的作用。
纳米材料的一大特点是其极小的尺寸，在纳米尺度下的材料拥有独特的性能。
例如，纳米复合材料具有出色的力学强度和刚性，能够在航空航天器的结构中发挥重要作用。
其具有较高的比强度和比刚度，使得航空航天器在保持结构刚性的同时能够减轻重量。
除了结构材料的应用，纳米科技还在表面涂层方面带来了显著的改进。
由于航空航天器在环境中的特殊工作条件，防腐蚀和耐磨损的需求日益重要。
纳米材料的应用能够提供更好的涂层性能，从而大大增强航空航天器的耐久性。
例如，一种基于纳米技术的陶瓷涂层能够减少飞行器表面的磨损和氧化，从而延长其使用寿命。
传感器技术也是航空航天领域中纳米科技应用的关键领域之一。
航空航天器需要精确的传感器来监测温度、压力、力学应力等参数，以确保器件和系统的正常运行。
纳米传感器可以借助纳米材料的独特性质，实现对微观细节的敏感监测。
例如，一种基于纳米纤维的传感器能够实时监测航空航天器结构的应力和损伤，从而提前预警结构问题，并采取相应的措施进行修复和保护。
另外，纳米科技还为航空航天领域的能源储存与转化提供了新的思路。
航空航天器通常需要高效可靠的能源供应，纳米科技的应用能够改善能源存储和转化的效率。
例如，纳米材料在电池技术上的应用可以提高电池的能量密度、循环寿命和充电速度，进而提升航空航天器的续航能力和性能稳定性。
此外，纳米技术在太阳能电池方面的研究也取得了重大突破，通过利用纳米结构的电子传输特性来提高光能的吸收和转化效果。
综上所述，纳米科技在航空航天领域的应用涉及材料改良、传感器技术和能源储存与转化等多个方面。
纳米技术在航空航天中的应用
纳米技术在航空航天中的应用纳米技术在航空航天中的应用纳米技术是一种应用于航空航天领域的新兴技术，通过利用纳米尺度的材料和装置，可以提高飞行器的性能和功能。
本文将逐步介绍纳米技术在航空航天中的应用。
首先，纳米材料在航空航天中的应用十分广泛。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，例如纳米颗粒的表面积大大增加，使得其材料的强度、硬度和导热性能得到提升。
在航空航天领域，纳米材料可以用于制造轻质但坚固的材料，用于构建飞机的机身和发动机部件。
此外，纳米材料还可以用于改善飞机的阻力特性，从而减少飞行时的能耗。
其次，纳米技术可以用于制备先进的航空航天传感器。
传感器是航空航天领域中至关重要的部件，用于收集和传输关键的数据信息。
纳米技术可以使传感器更加灵敏和精确，以满足不同的飞行需求。
例如，纳米材料的特殊结构可以用来制造高灵敏度的气体传感器，用来检测飞机周围的气体成分和浓度。
此外，纳米技术还可以制造出更小型的传感器，以适应飞行器紧凑的设计需求。
另外，纳米技术还可以改善航空航天器的能源利用效率。
纳米材料可以用于制造高效的太阳能电池板，用于为太空飞行器提供能源。
纳米技术还可以用于制造更高效的燃料电池，用于提供电力和推进力。
通过利用纳米技术，航空航天器的能源系统可以更加轻量化和高效化，从而延长飞行器的飞行时间和续航能力。
最后，纳米技术还可以用于改善航空航天器的表面性能。
航空航天器在高空环境中面临着极端的气候条件和空气动力学效应。
纳米技术可以制造出具有特殊表面涂层的材料，以提高飞行器的耐腐蚀性和抗磨损性能。
此外，纳米技术还可以制造出具有自洁功能的涂层，可以防止尘埃和杂质的附着，减少飞行器的维护和清洁工作。
综上所述，纳米技术在航空航天领域具有广泛的应用前景。
通过利用纳米材料和装置，可以提高飞行器的性能和功能，从而推动航空航天技术的发展。
随着纳米技术的不断进步，我们有理由相信，航空航天领域将迎来更多创新和突破。
纳米材料在航空航天领域的使用方法详解
纳米材料在航空航天领域的使用方法详解航空航天领域一直以来都是科技创新的前沿领域，而纳米材料作为新兴材料之一，正逐渐得到广泛的应用。
纳米材料具有独特的物理科学和化学性质，这使得其在航空航天领域有着巨大的潜力。
本文将详细介绍纳米材料在航空航天领域的使用方法。
1. 增强材料和结构纳米材料的强度和硬度相比常规材料更高，因此可以用来增加航空航天器的强度和耐久性。
例如，使用纳米纤维增强复合材料可以有效减轻飞机结构的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
2. 热防护和隔热材料纳米材料对热传导性能具有良好的调控能力，可以作为热防护和隔热材料的理想选择。
通过使用纳米材料，航空航天器可以在极端高温或低温的环境中保持稳定的内部温度，从而确保航空航天器的正常运行。
3. 传感器和智能材料纳米材料在传感器和智能材料方面的应用也引起了航空航天领域的广泛关注。
纳米传感器可以用于监测和控制飞机的各种状态参数，如温度、压力和振动等。
此外，纳米材料的智能响应特性可以用于制造智能材料，如自修复材料和形状记忆材料，提高航空航天器的可靠性和使用寿命。
4. 润滑和防腐材料纳米润滑和防腐材料能够在极端条件下提供出色的性能。
航空航天领域对于润滑和防腐的要求非常高，纳米材料可以有效改善传统润滑剂的性能，减少摩擦和磨损，延长航空航天器的使用寿命。
5. 轻质材料纳米材料的独特结构使得其具有轻质但高强度的特点，这对于航空航天器的燃油效率和载重能力至关重要。
纳米材料可以在减少重量的同时保持结构的强度和刚性，从而提高航空航天器的性能和安全性。
6. 空气净化和气体检测纳米材料具有特殊的化学性质，可以用于制造高效的空气净化器和气体检测传感器。
在航空航天领域，这些纳米材料可以被应用于空气过滤系统，有效清除有害物质和细菌，提供航天员和乘客的生活环境。
7. 高效能源存储在航空航天领域中，高效能源的储存和管理是一个重要的挑战。
纳米材料可以用于制造高性能的电池和超级电容器，能够存储更多的能量，并提供更长的续航时间。
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制造飞机和航天器的主要结构材料
马赫数与用材的一般规 律：
>3.5：发动机入口温度已很 高，需用超级合金了，但其 机身用钛量则显著增加。
<2：飞机发动机使用一部分 钛及其合金，机身一般用铝 合金。
=2：其发动机用钛量增加，
而且机身也部分需要用钛。
钛和钛合金：“航空金属”。强度高、耐热性和耐腐蚀性好。 主要用于飞机发动机和机身。
铝合金为主， 钢用量明显减少， 钛合金用量明显增加。
高温粉冶铝合金在减轻飞行器重量、降低成本和可保养性等方 面具有明显的优势。
蒙皮
加强隔框铝合金飞机起落架
翼肋 机翼前梁
机翼后梁
典型铝合金： Al-0.071Fe0.06Ce, Al-0.08Fe0.01V-0.01Si
钛及其合金 “未来的金属”
纳米金属的典型应用
纳米铝合金和镁合金及其纳米金属间化合物 弥散补强的新型材料大幅度提高材料强度，减 轻飞行器的质量，从而提高飞行器的速度与性 能。
纳米氧化物弥散强化高温合金具有良好的高温 强度、优异的抗氧化、耐摩擦以及耐高温腐蚀 等性能，已部分用于航空发动机导向叶片、涡 轮工作叶片。
几种纳米金属及其特殊用途：
陶瓷的制造工艺
配料 混合和塑化处理 成型 烧结
根据不同种类 材料的理化性 能、尺寸及外 形、并考虑有 关工艺因素， 制定相应的配
使两种以上不 均匀物料的成 分和颗粒度均 匀化，促进颗 粒接触和塑化 的操作过程。
使陶瓷坯体致密化，
泥料或熔液借助 并使之成为具有某种 外力和模型，成 显微结构的步骤。主 为具有一定尺寸、 要影响因素： 形状和强度的坯 ▪粉末颗粒的尺寸和 体或制品的过程。 活性；
用“发汗金属”制成的火箭喷嘴，随着温度的升 高，铜或银就逐渐熔化、沸腾、蒸发，并及时吸收大 量的热量，从而保护了喷嘴骨架，保证了火箭的正常 运行。
关键：为保证发汗金属的冷却效果及骨架的强度，纳 米介孔复合材料的结构非常有效。
(3) 纳米焊接
研究原因：金属焊接通常都是在高于金属熔点的高温下 进行，但是，对于飞行器外壳或其他部件的焊接将是非 常困难的，为了保证相关仪表及传感器不受影响，只有 采用纳米焊接。
金属材料强度与韧性的关系
纳米金属的典型应用
例1. 6nm的铁晶体压制而成纳米铁材料，比普 通钢铁强度提高12倍，硬度提高2～3个数量级， 可以制成高强度、高韧性的特殊钢材。
例2. 纳米铜或纳米钯的块体材料的硬度比起常 规材料来足足提高了50倍，屈服强度也提高了 12倍。
例3. 纳米Co-WC的硬度比普通Co-WC提高1倍以 上，且韧性和耐磨性均显著改善。
纳米材料应用于纳米焊接的原因：
一方面，随着颗粒尺寸的减小，纳米材料的熔点下降；
另一方面，随着颗粒比表面积的提高，扩散速率大幅度上升。 因为具有较大的界面体积百分比的物质具有高的扩散系数。纳 米材料或纳米颗粒具有极高的界面或表面比，利用纳米材料高 的扩散速率，可实现特殊金属材料的固态扩散结合。
纳米焊接的应用
俄罗斯科学
院专家们利用纳
米焊接技术对
“和平号”太空
站的外壳裂纹及
仪表等进行了多
次成功的纳米焊 接修补。使和平 号太空站的服役 时间延长了近3倍。
左：俄罗斯“和平号” 站，世界上第一个长久 性空间站。其核心舱于1986年2月20日发射， 能提供基本的服务、航天员居住、生保、电力 和科学研究能力。联盟-TM载人飞船为和平号接 送航天员，进步-M货运飞船则为和平号运货。
右：新一代空间站:国际空间站
纳米陶瓷
l特殊环境舍我其谁?
以其良好的耐高温、耐腐蚀、抗氧化、高强 度、高硬度等性能，广泛用作航空航天飞行器和 火箭等的发动机、燃烧室等热阻型高强材料和耐 高温涂层材料等。
1、纳米粉体对陶瓷烧结过程的影响； 2、纳米粉体在陶瓷改性中的应用
纳米粉体对陶瓷烧结过程的影响：
纳米铁；高性能磁记录材料；磁流体；吸波材料；导磁
浆料；纳米导向剂。
纳米铜；金属和非金属的表面导电涂层处理；高效催化
剂；导电浆料。
纳米镍；磁流体；高效催化剂；高效助燃剂；导电浆料；
高性能电极材料；活化烧结添加剂；金属和非金属的表面
导电涂层处理。 纳米钴；高密度磁记录材料；磁流体；吸波材料。 纳米锌；高效催化剂。
火箭发射
弹头材料 弹头材料设计：减轻重量，耐热问题（热障，8000-10000K，10MPa）
航天材料包括：
运载火箭箭体材料、导
弹弹头材料、发动机材
运载火箭及导弹材料 料
{ 航天飞行器材料
卫星、空间站、载人
航天功能材料
飞船等的材料
控制系统、卫星遥感、遥 控和跟踪所需材料
要求： 绝对的可靠性； 减轻重量,“为减轻每一克重量而奋斗”。
出汗是生物体一种常见的现象，出汗有着重要的生理 作用，其主要作用之一是调节体温，通过汗液的蒸发 带走部分热量。
问题：在航空航天技术中，人们能否向生物学习，研 制出 “发汗” 金属，使其在高温下出汗散发热量呢？
“发汗金属”的研究：
把金属钨制成介孔的金属骨架，以相对低熔点的 铜或银等填充在孔隙或“汗孔”中，就能制成“发汗 金属”。
现代各种军用和民用飞机及航天器结构 用材的新格局：
l 铝合金 质量轻，强度高，传统
的飞机或飞行器蒙皮材料； （新 ）铝-锂，铝-钪。
l 钛合金 比强度高(是铝合金的5
倍）,发动机和飞机构架上。 “未来的金属”
l 超合金 镍基、铁基和钴基合金
的总称
l 复合材料 金属基复合材料、树
脂基复合材料、C-C复合材料、 梯度功能材料
典型钛合金：Ti-0.06Al-0.04V
采用纳米金属及其复合结构材料的原因：
纳米增韧补强的新型复合结构材料将可大幅度提高 材料的强度，降低材料的用量，减轻飞行器的质量， 从而提高飞行器的飞行速度和性能。
如：密度只有约铝合金50%的锂-镁合金等，以其 塑性好、强度高等特性开始大量用作导弹、宇宙 飞船的结构材料。为了进一步提高这些新型合金 的性能，纳米相及纳米金属间化合物弥散补强合 金的研究已引起各国科技人员的关注。
金属材料（铝合金、镁合金、钛合金、锂合金、 合金钢等）
非金属材料（特种陶瓷等） 高分子材料（工程塑料、纤维复合材料等） 复合材料（各类复合材料等）
纳米结构材料正广泛用于航空航天飞行器中：
机身及其辅助装置； 机翼； 发动机及其部件； 螺旋浆； 火箭喷嘴； 点火器等。
纳米材料在航空航天领域中的应用
纳米技术第一组: 张磊 李宙翰 张航 岳剑波 刘晨
纳米材料在航空航天领域中的应用
1 材料的主要类型 2 纳米结构材料在航空航天中的应用 3 纳米功能材料在航空航天中的应用
纳米材料在航空航天有着极其 广泛的应用前景:
① 纳米结构材料 ② 纳米功能材料 ③ 纳米粉体 ④ 纳米涂层
航空材料有哪些？
航空材料包括：
大量采用高比强度和高
比模量的轻质材料， 提
飞机机体材料
高飞机的结构效率，降 低结构重量系数。
{发动机材料
飞机的心脏，针对高
机载设备材料和武器
温材料的发展需求， 开发高推重比材料。
各种微电子、光电子、 传感器等的的光、电、 声、磁、热的多功能 材料。
航天材料有哪些？
具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等许多 优特性，是具有发展前途的新型结构材料。
航空工业：飞机机身和蒙皮、发动机、尾锥、 喷管、弹射舱、防火壁、夹层结构机身机架、 连结件和其它零件。
宇宙航行工业：飞船的液体燃料贮箱、高压 容器、船舱、蒙皮、结构骨架、制动火箭主 起落架、火箭、导弹高压容器、液体燃料贮 箱、外壳、喷嘴、火箭发动机。
▪添加剂；
方，确定材料
▪温度；
的原料组成。
▪保温时间；
▪压力；
▪气氛。
航空航天技术的发展对材料科学 提出的新要求：
l 高强度 l 低的密度 l 耐高温(部分材料) l 耐腐蚀(部分材料) l 耐摩擦(部分材料) l 耐高压等性能(部分材料)
航空航天飞行器在飞行时不同部位的温度
2 纳米结构材料在航空航天 领域的应用
纳米金属 纳米陶瓷 纳米聚合物 纳米复合材料
制造飞机及航天器的主要结构材料包括：
H=Ho+Kd-1/2
表明：随晶粒尺寸的减小，屈服强度和硬度是增加
的，它们都与d-1/2成线性关系，同时保持良好的塑
性和韧性。
构成金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级，材料在室温下 应具备很好的塑性变形能力纳米晶铜，在室温下冷轧竟从1厘 米左右的长度延伸到近1米，厚度也从1毫米成为20微米（图下 方）。室温下的超塑性变形达50多倍而没有出现裂纹。
(2) “发汗”金属
研究背景和原因：
在通过火箭作为运载工具，将卫星、宇宙飞船、航天飞机发 射到天空时，由于火箭燃烧室内化学燃料燃烧时产生高温高 压气体，通过喷嘴高速向后喷射产生巨大的反作用力，从而 推动火箭体高速飞行，飞行速度可高达4000 m/s。高速飞行 的火箭体与空气摩擦产生极高的温度。就是最高熔点的金属 钨(熔点3380℃)也难以承受如此的高温高压。
还记得 Hall-Perch(H-P)关系吗？
当晶粒减小到纳米级时，材料的强度和硬度随粒径 的减小而增大，近似遵从经典的Hall-Petch关系式， 即：
y= o+Kd-1/2。
（ y 为屈服应力， o是移动单个位错所需的克服点阵摩
擦的力，K是常数，d是平均晶粒尺寸）。
如果用硬度来表示，关系式可表示如下 ：