长期以来,航空发动机一直都是我国航空工业中的一个短板。为了尽快补足这块短板,国家一直在加大航空发动机的研发力度。
而航空发动机中的单晶叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位,是航空产品第一关键零件,直接决定了航空发动机的性能。一台1000公斤推力的发动机中心,核心部件就是60片单晶叶片。发动机将空气进行压缩之后压入燃烧室,在有限的空间内和燃料发生剧烈燃烧,产生猛烈的燃气喷射流,推动这些叶片高速旋转,迸发出惊人的动力,每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的SUV汽车。据了解,一千公斤级的发动机,高压转速都在三万多转接近四万转,大概的切向速度就是每秒钟450米左右,温度大概是1720多度。
为了防止熔化,工程技术人员把每一片叶片都制作成空心,中间还设计了一个精密而复杂的冷却系统。冷却系统带走的热量,可以在1/20秒、甚至更短的时间内烧开一壶水。但是在1700度的高温之下,普通金属还是不够耐热。所以,生产单晶叶片,离不开一种珍贵的稀有金属——铼。
铼是人类发现最晚的天然元素,它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,比钻石更难以获取。全球探明的铼储量仅为2500吨左右,铼的价格跟白金的价格相仿,一克大概需要三百块钱。能够提纯铼金属的,是成都一家公司的母公司,2010年,这家公司在其下属的陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山中斟探到铼,储量达到176吨,约占全球储量的7%,仅次于智利、美国、俄罗斯和哈萨克斯坦。该公司认为,虽然国外对生产单晶叶片进行了技术封锁,但中国人必须自己想办法去解决这个技术,“我们不能只作供应商,把稀有元素供应给外国企业,这对中国毫无帮助。”公司负责人表示。最终,企业克服重重困难,生产出合格的单晶叶片。 据央视(来源:网易新闻)
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液态金属新突破 还会“呼吸获能”有点像生命?
近日一则液态金属新突破的新闻引发关注。研究中国“终结者”——液态金属机器人的中科院、清华大学刘静团队又有新发现。
细胞吞噬外界颗粒的“胞吞效应”,是生物界普遍存在的一种行为。据央视新闻4月29日报道,刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组团队最近发现,液态金属也会做出这样的“行为”,除此之外,它们甚至还会“呼吸获能”。刘静描述称,“这有点像生命”,所以将其称为“类生物行为”。
日前,这一研究成果以封面形式发表在国际权威期刊《尖端科学》(Advanced Science)上。
早在2015年3月,刘静团队就发表论文称,他们研制出了世界上首台液态金属机器。该研究成果为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。
这次发表在《尖端科学》杂志上的,是刘静团队的最新发现。
不同于常规环境下的固态金属,镓铟合金即使在室温下也能保持液态,也就是我们常说的液态金属。中科院理化技术研究所与清华大学联合小组研究发现,溶液环境中的液态金属液滴,在受到电场或化学物质的作用时,会产生类似于细胞吞噬外界颗粒的胞吞效应,能高效地将周围的颗粒吞入体内。这一发现也开辟了一条构筑高性能纳米金属流体材料的新途径。
这种神奇的吞噬现象并不是液态金属唯一的类生物学行为。研究小组还发现,当把金属液滴部分浸没于碱性溶液、并部分暴露于空气中时,处于液态金属与空气交界面的溶液会出现规律性的振荡。
刘静描述称,从实验观测来看,它就像肺泡一样。所以我们把它命名叫呼吸获能。它完全就是靠这个环境、空气或者溶液的相互作用,就有点像生命。
刘静研究小组2016年8月发现,在电解液中,一块镓基液态合金,在“吞食”铝作为食物或燃料后,竟可以变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动。
“有趣的是,我们观察到,这种变形机器不仅能在自由空间运动,还能在各种结构槽道中前行。更令人惊讶的是,它还会根据槽道的宽窄自行调整,拐弯时则有所停顿,好似人在遇到障碍物‘思索’后行进,像极了科幻电影《终结者》中的液态机器人。”
刘静说。他们称该液态金属机器为“软体动物”,因为它呈现的一系列非同寻常的特性,已经相当接近自然界简单的软体生物。
“液态金属”指的是一种不定型金属,可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。
液态金属是一种有黏性的流体,具不稳定性。它可通过充型过程,形成各种铸件。在液态金属与水体交界面上的双电层效应,可以令室温液态金属具有在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力。比如,浸没于水中的液态金属对象可在低电压作用下呈现出大尺度变形;一块很大的金属液膜可在数秒内即收缩为单颗金属液球。
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液态金属机器问世学术界又一大突破 无需外部电力自主运动
如皋新闻网讯 26日,由刘静研究员带领的中国科学院理化技术研究所、清华大学医学院联合研究小组在海外学术杂志上发表了一片关于可变形液态金属机器的研究论文,被报导后,迅速被多个专题网站相继报导,在社会学术中引起了强烈的反响。
此次的研究即液态金属可在吞食少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动,从而为以后研制液态金属机器人奠定了基础,此件的研究在学术界又是一大突破发现。
随着液态金属在制造领域的不断发展,目前越来越多的研究者专注于对金属的开发研制,当前,全球围绕机器人研究的活动正发展的井井有条,如果说在液态金属领域能展示出巨大的潜能,那未来的市场发展空间将有日可待,在机器改革领域也会将不断的被超越,那在人类史上,将会是又一次变革。(来源:如皋新闻网)
来源:北晚新视觉网综合