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中國(guó)制備“金屬玻璃”用于太陽(yáng)能電池

發(fā)布時(shí)間:2011-08-16 來(lái)源:OFweek電子工程網(wǎng)

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  • 意味我國(guó)未來(lái)的大型太陽(yáng)能電池陣將使用“中國(guó)制造”


經(jīng)過(guò)多年攻關(guān),我國(guó)科學(xué)家近年來(lái)在金屬玻璃的制備和機(jī)理研究上獲得一系列重大進(jìn)展,并成功制備出用于衛(wèi)星太陽(yáng)能電池等伸展機(jī)構(gòu)的非晶合金材料。

非晶合金又稱(chēng)金屬玻璃,由于其不同于晶體的特殊原子排列結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出超高比強(qiáng)、大彈性變形能力、低熱膨脹系數(shù)等特異性能,受到各國(guó)科學(xué)家重視,成為當(dāng)今最活躍的材料學(xué)研究領(lǐng)域之一,孕育著繼鋼鐵、塑料之后的第三次材料工業(yè)革命。上世紀(jì)80年代末以來(lái),美國(guó)、日本、歐盟等都加大了對(duì)這一領(lǐng)域的支持力度,設(shè)立了相關(guān)重大研究項(xiàng)目。

2007年起,在科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委等部門(mén)支持下,來(lái)自北京航空航天大學(xué)、中科院物理所和金屬所、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等院所的科學(xué)家,組成國(guó)家“973”計(jì)劃“高性能輕質(zhì)非晶態(tài)合金若干關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題研究”項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì),向高性能非晶態(tài)合金領(lǐng)域發(fā)起了科研攻關(guān)。

47歲的北京航空航天大學(xué)教授、“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家張濤是塊狀非晶合金的開(kāi)創(chuàng)人之一。上世紀(jì)80年代末90年代初,他在日本留學(xué)時(shí)探索發(fā)現(xiàn)了稀土基和鋯基等塊狀非晶態(tài)合金,成為塊體非晶態(tài)合金研究的開(kāi)端,受到國(guó)際材料界的關(guān)注。他還將鐵、鎳、銅等合金制備成了高強(qiáng)度的金屬玻璃。

“和相應(yīng)的晶態(tài)合金比,非晶合金具有高強(qiáng)度、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好等特點(diǎn),幾乎可以像塑料一樣成形,能夠?qū)崿F(xiàn)短流程精密制備復(fù)雜形狀的零部件。”張濤說(shuō)。

2003年,張濤回到祖國(guó),并在北航建立了非晶態(tài)合金實(shí)驗(yàn)室。近年來(lái),他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了多種新型非晶態(tài)合金體系,而且在金屬玻璃形成機(jī)理上取得了進(jìn)展,成功將鋁、鎂、鈦等輕質(zhì)合金也制備成金屬玻璃。

大型太陽(yáng)能電池陣伸展機(jī)構(gòu)、空間探測(cè)器的盤(pán)壓伸桿等零部件是衛(wèi)星關(guān)鍵部件,要求材料有高強(qiáng)度高彈性等特性。由于我國(guó)沒(méi)有這種高性能材料,這些部件往往要依靠進(jìn)口。張濤的團(tuán)隊(duì)成功制備出用于衛(wèi)星太陽(yáng)能電池陣伸展機(jī)構(gòu)的非晶合金材料,為應(yīng)用創(chuàng)造了可能。在實(shí)驗(yàn)室,記者見(jiàn)到了這種用鈦基金屬玻璃制成的衛(wèi)星太陽(yáng)能電池用的盤(pán)壓伸桿,20厘米長(zhǎng)螺旋狀的盤(pán)壓伸桿打開(kāi)后能達(dá)2米長(zhǎng)。

“這意味我國(guó)的大型太陽(yáng)能電池陣,今后有可能插上用金屬玻璃制作的‘中國(guó)式翅膀’飛上太空。”張濤高興地說(shuō)。

科學(xué)家還將金屬玻璃粉體用于潤(rùn)滑等領(lǐng)域,利用其高硬度、高彈性、低摩擦系數(shù)等特性,提高了潤(rùn)滑油的性能。

“金屬玻璃的研究還剛起步,尚有大量基礎(chǔ)和應(yīng)用問(wèn)題有待研究。”張濤說(shuō),課題組將在加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的同時(shí)在航天航空等領(lǐng)域進(jìn)行更多的應(yīng)用研究。

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