新陶瓷 | 俄罗斯研发出陶瓷航天发动机：更耐高温，更高效！
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作为航天器“心脏”的发动机，在航空航天科技的发展过程中起着关键性作用。发动机是复杂而精密的高端战略装备，但是能同时满足耐高温、性能稳定、长寿命使用要求的材料体系非常有限。现阶段，航天发动机燃烧室、涡轮等高温结构的材料仍以高温合金为主。经过40多年发展，以单晶合金为代表的金属材料耐温能力大幅提高，但仍与发动机燃烧温度相差较大，而且在新一代发动机中，差距逐渐增大。高科技陶瓷材料作为一种轻质、高性能的结构复合材料在高温领域应用广泛，优异的高温性能使其可替代高温合金材料成为在航天发动机上特别是在发动机核心机上使用的候选材料之一。据俄罗斯《消息报》网站18日报道，俄罗斯工程师在世界上首次开发出了用高科技陶瓷制造火箭发动机的技术。这种发动机比金属发动机更耐高温，因而效率更高。报道称，因为高科技陶瓷材料密度更低，这将使火箭能够在使用更少燃料的情况下将更多的货物送入轨道。开发人员认为，现在可以用陶瓷制造用于能源行业的各种热力机器的涡轮机。报道表示，工程师们学会了如何将陶瓷零部件拼接为一个整体。发动机的主要性能指标之一是所谓的有效效率。它显示了系统在能量转换方面的效率，有效效率越高，就意味着越节能。Ekipo公司负责开发陶瓷粘合技术的项目经理捷姆金说：“我们做了一个手掌大小的发动机样品。这东西看上去没有什么不寻常之处，但现在世界上还没有人能制造出这样的引擎。我们学会了如何拼接陶瓷，使接缝不明显，其强度完全不逊色于一体成型材料。”研发人员称，如果用陶瓷制造涡轮发动机，其效率将比合金发动机提高15%以上。测试表明，采用新技术制造的高科技陶瓷产品可以有效抵御液体火箭发动机中发生的所谓热冲击，也就是在一秒半的时间内从室温到近2000℃的温差。测试报告显示，发动机样品经受住了120多次这样的热冲击。对星球表面进行成像与成像分析，少不了红外成像光谱仪，控制它工作的是高性能超声电机。![]()
压电陶瓷只有46克的超声电机重量仅为传统电机的1/10；压电陶瓷作为超声电机的“心脏”，能保证超声电机电力强劲，并能经受外星球较大的温差；这项技术首次被应用于“玉兔号”，此次嫦娥五号正是应用了这种压电陶瓷。探月卫星嫦娥三号月基光学望远镜中，主镜、次镜和指向镜，均由上海硅酸盐研究所研制。由上海硅酸盐研究所研制的高致密碳化硅特种陶瓷材料，因其质量轻、热导率高、面型稳定性好，可在零下20摄氏度至40摄氏度的温度下稳定工作。![]()
高致密碳化硅特种陶瓷材料在火箭突破大气层时，会出现很大的外部摩擦力，从而影响内部的各种传感器，温度、压力等传感器最受影响。从外部传来的不仅有很大的力，还会产生大量的热。
在压力传感器中，精度非常重要，如果内部电路板受损，压力传感器会受到极大损伤。而氧化锆陶瓷基板凭借其很高的耐磨性与抗压性，不会损坏。陶瓷轴承是在航空航天产业中使用较为广泛的一种产品，具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、高转速等特性。
陶瓷轴承针对航空航天工业中恶劣环境下的调整、重载、低温、无润滑工况而开发，是新材料、新工艺、新结构的完美结合。高科技陶瓷的应用远不止航天领域，在军工、交通、生物医疗等领域都有广泛的涉猎。
以上介绍的高科技陶瓷在航空航天领域的应用仅仅是冰山一角，为了帮助大家更快捷、更直观地了解更多有关高科技陶瓷的知识，北京陶瓷艺术馆开设了高科技陶瓷应用展厅，陈设许多高科技陶瓷展品，并配有专业讲解人员，让高科技陶瓷不再遥不可及。
高科技陶瓷基于传统的陶瓷材料与现代材料学结合，是陶瓷未来的全新发展趋势。如今，高科技陶瓷已经被广泛应用在我们生活的各个角落，想了解更多高科技陶瓷知识，欢迎来到北京陶瓷艺术馆高科技陶瓷展厅。
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