發汗材料

發汗冷卻材料就是材料處在高溫環境下工作時,通過自身“出汗”以降低材料本身的溫度,進而達到材料冷卻的目的。

發汗即出汗。發汗冷卻材料就是材料處在高溫環境下工作時,通過自身“出汗”以降低材料本身的溫度,進而達到材料冷卻的目的。

我們知道,動物在炎熱的夏天或作激烈運動時,渾身大汗淋漓。人的正常體溫在36—37℃之間,當體溫超過這個範圍時就是病態。如果體溫超過42℃或低於32℃時將危及人的生命。然而人類生存的環境卻遠遠超出這個範圍。在±50℃的環境溫度範圍內人們仍能照常生活、工作和勞動。其原因就是人們除採取一些降溫或保溫措施以外,能自身通過出汗和毛孔收縮來達到調節體溫的目的,以確保人類的生存和正常活動。

發汗冷卻材料,是一種能“出汗”的金屬材料,這種金屬材料在使用於超高溫工作環境下仍具有良好的機械性能和物理化學性能,以滿足高溫工作部件的使用要求。

第二次世界大戰以後,隨著航空航天技術的發展,對所需材料——尤其高溫工作部件的材料的各種性能的要求越來越高,在航空領域高溫工作部件所使用的材料,工作環境溫度已接近材料的軟化點。在航天領域有些材料的工作溫度遠遠超過材料的熔點(近3000℃),要求其有關性能仍然保持在一定的水平。這種工作部件,一般常規下的材料是不能滿足要求。材料科學研究工作者為了解決國家對材料的急需,除研製新型高溫特殊材料外,從上世紀六十年代初,對材料採用相應冷卻技術進行了研究,以提高材料的使用溫度。如對流冷卻,氣膜冷卻,雖然能大大提高材料的使用溫度,但遠遠不能滿足航天技術對用材的需要。而發汗冷卻技術經過近20年的研製,於上世紀70年代末比較滿意地解決了航天對用材的需求。

發汗冷卻技術是一種仿生技術,它是利用生物為了生存,對所處環境(溫度)進行自身調節的一種本能。

發汗冷卻,有自發汗冷卻和強迫發汗冷卻。自發汗冷卻多見於粉末冶金材料製品。是通過加入基材內的低熔點金屬粉末顆粒,在高溫下氣化蒸髮帶走基材熱量以達到材料降溫的目的。而強迫發汗冷卻,是一種複合冷卻技術。由發汗冷卻和氣膜冷卻兩種冷卻技術形式組成。首先把材料製成多孔材料部件。在工作過程中液體料在高壓下從部件材料的“汗孔”滲出蒸發以帶走部件基體的熱量使部件降溫,同時由於部件“汗孔”滲出的液體燃料在高溫高速燃氣流動力的作用下,在部件表面形成薄薄的一層冷氣膜,這層冷氣膜把高溫燃燒的火焰與部件材料表面隔開。這就達到了部件材料的冷卻降溫和保證部件不被高溫燃燒的火焰燒蝕的目的。確保了航天領域的用材需求。經過實踐套用,經受住了考核,比較成功地完成了遠程飛彈和衛星運載工具的發射工作。

從這種發汗材料的研製和推廣使用過程中,擴展使用在石化領域的環保用材,如過濾、除塵部件的用材,核工業的溶鹽反應堆的試樣的提取;利用液體浸潤的物理性能,在宇航領域的太空飛行器上作太陽能電池上的氣水分離器。太陽能電池為化學電池,此電池在工作過程中產生大量的氣體,其中含有一定量水份。若不把水分分離出去,工作一定時間電池將會淹死。另外太空人在空間工作的飲水也是個問題。氣水分離器把汽體裡的水分離出來,即保證了化學電池的正常工作,還可以提供給太空人的部分飲水需要。

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