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北京赛车思维拓展]太空中的新材料―泡沫金

发布时间:2018-10-30 点击量:

  他对比了各种金属的密度和它们的化学性质后,意外地发现,金属的密度或比重和其化学活性有密切的关系。即金属的密度越小,它的化学活性就越大。

  比如锂,是金属中密度最小的,每立方厘米才0.534克,比水还轻,因此特别活泼,在室温下就能和空气中的氧、氮起猛烈反应,所以必须保存在凡士林或石蜡中。

  镁也是轻金属,比重只有0.74,镁粉用一根火柴就能点着。至于钠和钾,比镁还不安分,在空气中不点就能着火,因为钠的比重是0.971,钾的比重是0.86,平时必须保存在煤油中。

  而铂、金、铱、锇等贵金属的比重大(分别为21.45、19.3、22.42、22.25),因此在空气中非常稳定。像铂,在硫酸、盐酸、硝酸中都能“游泳”。

  科克斯经过多年研究,在1963年宣布发现了这个并不深奥但却被许多人视而不见的规律。由于这个规律的确算不上重要和深奥,在当时也没发现有什么特殊实用价值,北京赛车思维拓展]太空中的新材料―泡沫金属人们也并不重视。

  但到了90年代,科克斯冒出了一个新思想。因为在航天领域中,为节省燃料和各种费用,总希望用质轻而结实的材料。像锂镁等金属比重虽轻,但在地面上使用有许多不足,尤其是做结构材料几乎不可能。因为它们太活泼,易氧化着火。但它们在太空中却大有用武之地,因为在太空中没有地球上引起锈蚀和化学反应的空气,那里几乎是真空。

  于是,科克斯决定对这些轻金属进行“改造”。他知道,塑料如果进行泡沫化,可以使密度成倍成倍地降低,变成很轻但很有用的泡沫塑料。如果把这些金属也变成泡沫金属,它们的密度也会变得更小,小到可以在水中浮起来,但化学性质是否会变得稳定一些呢?

  1991年,科克斯利用“哥伦比亚”号航天飞机进行了一次在微重力条件(即失重状态)下制造泡沫金属的实验。他设计了一个石英瓶,把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个容器内,用太阳能将这些金属熔化成液体。然后在熔化的金属中充进氢气,使金属产生大量气泡。这个过程有点像用小管往肥皂水中吹气,会产生大量泡沫一样,金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属。

  有人会问,北京赛车这种泡沫金属能做结构材料吗?这一点用不着担心。实验证明,用泡沫金属做成的梁比同样重量的实心梁刚性高得多。因为泡沫使材料的体积大大扩张,获得了更大的横截面,因此用泡沫金属制造的飞行器,可以把总重量降低一半左右。

  用泡沫金属建立空间站还有一个优点,即当空间站结束其使命时,可以让它们重返大气,它们将在大气层中迅速彻底燃烧化成气体,减少空间垃圾。

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