新型耐高溫低成本合金或應用與天然氣汽車發(fā)動機

蓋世汽車訊 與汽油相比，天然氣燃燒起來更清潔、效率更高，所產生的二氧化碳少25%左右，而且提煉和加工成本也比較低，因此，天然氣動力汽車日益受到關注。然而，由于天然氣燃燒溫度高，對金屬發(fā)動機部件的要求也要高得多。

據(jù)外媒報道，弗吉尼亞大學（University of Virginia）研究人員通過將鎳粉和石墨烯薄片結合在一起，開發(fā)出一種新型耐高溫低成本合金，并申請專利。這種新型金屬基復合材料，可在1000攝氏度下保持完整性，或將成為天然氣發(fā)動機材料的良好選擇。

此類輕質材料被稱為“石墨烯超耐熱合金”（graphene superalloy）。因為使用了輕質石墨烯材料，比其他鎳高溫合金更輕，但是，比其他金屬混合物更堅固耐用。領導這項研究的機械與航空航天工程學院教授Chris Li表示：“這種材料很輕，而且完美結合強度和韌性，有可能成為燃料噴嘴等天然氣發(fā)動機關鍵部件的理想材料?！?/p>

研究人員在設計材料時，從大自然中獲得靈感，比如珍珠母貝殼?！八鼈儞碛幸粚佑忠粚拥慕Y構?！闭渲槟赣闪切挝氖∑M成，其強度和韌性在工程材料中極為罕見。在制造絕大多數(shù)復合材料時，兩種合金組合在一起，會導致大多數(shù)復合材料失去延性或韌性。然而，采用類似文石的結構，石墨烯和鎳復合材料的強度可以增加73%，拉伸能力僅降低了28%。這種復合材料甚至可以在1000攝氏度高溫下，保持高硬度。

用石墨烯增強材料代替電池和發(fā)動機材料，有助于降低能耗。實現(xiàn)這一目標所面臨的挑戰(zhàn)是，石墨烯的成本可能高達每克數(shù)百美元。主要研究人員Zhang表示：“在應用于車輛時，需要考慮成本。成本永遠是第一位的。如果不能降低石墨烯的成本，就無法在汽車上大量應用石墨烯?！?/p>

研究人員預計，未來五年左右，天然氣發(fā)動機或將得到廣泛應用，特別是用于商用卡車?？ㄜ囘\輸公司正在尋找方法，以降低燃料成本和碳排放。目前，美國能源和交通部門正在支持創(chuàng)新材料研究，以適應替代性燃料，并減少成本和溫室氣體排放。在較小、成本較低的規(guī)模上，石墨烯可用于改進普通技術。比如，可以用它來制造柔性屏幕，甚至是用于手機的柔性電池，也可能用于3D打印。