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中國制備“金屬玻璃”用于太陽能電池

發(fā)布時間:2011-08-16 來源:OFweek電子工程網(wǎng)

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  • 意味我國未來的大型太陽能電池陣將使用“中國制造”


經(jīng)過多年攻關(guān),我國科學(xué)家近年來在金屬玻璃的制備和機理研究上獲得一系列重大進展,并成功制備出用于衛(wèi)星太陽能電池等伸展機構(gòu)的非晶合金材料。

非晶合金又稱金屬玻璃,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、大彈性變形能力、低熱膨脹系數(shù)等特異性能,受到各國科學(xué)家重視,成為當今最活躍的材料學(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80年代末以來,美國、日本、歐盟等都加大了對這一領(lǐng)域的支持力度,設(shè)立了相關(guān)重大研究項目。

2007年起,在科技部、國家自然科學(xué)基金委等部門支持下,來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,組成國家“973”計劃“高性能輕質(zhì)非晶態(tài)合金若干關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”項目研究團隊,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”項目首席科學(xué)家張濤是塊狀非晶合金的開創(chuàng)人之一。上世紀80年代末90年代初,他在日本留學(xué)時探索發(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)合金研究的開端,受到國際材料界的關(guān)注。他還將鐵、鎳、銅等合金制備成了高強度的金屬玻璃。

“和相應(yīng)的晶態(tài)合金比,非晶合金具有高強度、熔點低、流動性好等特點,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。

2003年,張濤回到祖國,并在北航建立了非晶態(tài)合金實驗室。近年來,他的團隊進一步發(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理上取得了進展,成功將鋁、鎂、鈦等輕質(zhì)合金也制備成金屬玻璃。

大型太陽能電池陣伸展機構(gòu)、空間探測器的盤壓伸桿等零部件是衛(wèi)星關(guān)鍵部件,要求材料有高強度高彈性等特性。由于我國沒有這種高性能材料,這些部件往往要依靠進口。張濤的團隊成功制備出用于衛(wèi)星太陽能電池陣伸展機構(gòu)的非晶合金材料,為應(yīng)用創(chuàng)造了可能。在實驗室,記者見到了這種用鈦基金屬玻璃制成的衛(wèi)星太陽能電池用的盤壓伸桿,20厘米長螺旋狀的盤壓伸桿打開后能達2米長。

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

科學(xué)家還將金屬玻璃粉體用于潤滑等領(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)用問題有待研究。”張濤說,課題組將在加強基礎(chǔ)研究的同時在航天航空等領(lǐng)域進行更多的應(yīng)用研究。

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