長期以來，航空空發(fā)動機一直是中國航空空行業(yè)的短板。為了盡快彌補這一不足，我國一直在加大航空空發(fā)動機的研發(fā)力度。

而aero 空發(fā)動機中的單晶葉片是aero 空產(chǎn)品的第一關(guān)鍵部件，直接決定了aero 空發(fā)動機的性能。推力為1000 kg的發(fā)動機中心的核心部件是60個單晶葉片。發(fā)動機將空氣體壓縮后壓入燃燒室，在有限的空時間內(nèi)與燃油劇烈燃燒，產(chǎn)生劇烈的氣體射流，帶動這些葉片高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生驚人的動力。每個葉片輸出的馬力相當(dāng)于2.0排量的SUV。眾所周知，1000千克發(fā)動機的高壓轉(zhuǎn)速超過30000轉(zhuǎn)/分，接近40000轉(zhuǎn)/分。近似切向速度約為每秒450米，溫度約為1720度。

為了防止融化，工程師和技術(shù)人員把每個葉片做成空中心，中間設(shè)計了精密復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。隨著熱量被冷卻系統(tǒng)帶走，一鍋水可以在1/20秒甚至更短的時間內(nèi)煮沸。但是在1700度的高溫下，普通金屬還是不夠耐熱。因此，生產(chǎn)單晶葉片離不開一種珍貴的稀有金屬——錸。

錸是人類發(fā)現(xiàn)的最新天然元素。它在地殼中的含量小于所有稀土元素，比DIA更難獲得。世界上錸的探明儲量只有2500噸左右，錸的價格和鉑差不多，每克大約300元。是成都一家可以提純錸金屬的公司的母公司。2010年，公司在陜西省洛南縣黃龍鋪鉬礦發(fā)現(xiàn)錸，儲量達176噸，約占全球儲量的7%，僅次于智利、美國、俄羅斯和哈薩克斯坦。該公司認(rèn)為，雖然外國對單晶葉片的生產(chǎn)實施了技術(shù)封鎖，但中國人必須找到自己的方法來解決這項技術(shù)?！拔覀儾荒苤皇亲龉?yīng)商，向外國公司供應(yīng)稀有元素，這對中國沒有幫助?！惫矩?fù)責(zé)人說。最后，企業(yè)克服重重困難，生產(chǎn)出合格的單晶葉片。據(jù)央視報道

相關(guān)新聞液態(tài)金屬新突破 還會“呼吸獲能”有點像生命？

最近，液態(tài)金屬的新突破引起了人們的注意。中科院和清華大學(xué)劉晶研究中國“終結(jié)者”的團隊有了新的發(fā)現(xiàn)。

細(xì)胞吞噬外部粒子的“內(nèi)吞效應(yīng)”是生物世界中常見的行為。據(jù)央視新聞4月29日報道，由研究員劉晶帶領(lǐng)的中科院理化所和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究小組近日發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬也可以做出這樣的“行為”，而且，它們甚至可以“呼吸、獲得能量”。劉晶將其描述為“有點像生命”，所以稱之為“生物行為”。

最近，這項研究成果以封面的形式發(fā)表在國際權(quán)威期刊《高級科學(xué)》上。

早在2015年3月，劉晶的團隊發(fā)表了一篇論文，稱他們開發(fā)了世界上第一臺液態(tài)金屬機器。研究成果為開發(fā)實用智能電機、血管機器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器甚至更復(fù)雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

這次發(fā)表在《高級科學(xué)》雜志上的是劉晶團隊的最新發(fā)現(xiàn)。

與傳統(tǒng)環(huán)境中的固體金屬不同，鎵銦合金即使在室溫下也能保持液態(tài)，這就是我們通常所說的液態(tài)金屬。中科院理化所和清華大學(xué)聯(lián)合團隊的研究發(fā)現(xiàn)，溶液環(huán)境中的液態(tài)金屬液滴，在受到電場或化學(xué)物質(zhì)的作用時，會產(chǎn)生類似于細(xì)胞吞咽外部顆粒的內(nèi)吞作用，能夠高效地將周圍的顆粒吞進體內(nèi)。這一發(fā)現(xiàn)也為構(gòu)建高性能納米金屬流體材料開辟了新的途徑。

這種神奇的吞噬作用并不是液態(tài)金屬唯一的生物行為。研究小組還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬液滴部分浸入堿性溶液，部分暴露于空氣體時，液態(tài)金屬與空氣體界面處的溶液會有規(guī)律地振蕩。

劉晶描述說，從實驗觀察來看，它就像肺泡一樣。這就是為什么我們稱之為呼吸授權(quán)。完全取決于這個環(huán)境的相互作用，空氣體或者溶液，就像生命一樣。

2016年8月，劉晶的研究小組發(fā)現(xiàn)，電解液中的一種鎵基液態(tài)合金，在“吞下”鋁作為食物或燃料后，可以變形為機器形狀，長時間高速運動，從而實現(xiàn)無需外部動力的自主運動。

“有趣的是，我們觀察到這種變形機不僅可以自由移動空，還可以在各種結(jié)構(gòu)通道中前進。更讓人驚訝的是，它會根據(jù)通道的寬度進行自我調(diào)整，轉(zhuǎn)彎的時候會停下來，就好像人遇到障礙物后在行進，就像科幻電影《終結(jié)者》里的液體機器人一樣?！?/p>

劉晶說。他們稱液態(tài)金屬機器為“軟體動物”，因為它呈現(xiàn)出一系列不尋常的特征，這些特征與自然界中簡單的軟體動物非常接近。

“液態(tài)金屬”是指一種非晶態(tài)金屬，可以看作是正離子流體和自由電子氣體的混合物。

液態(tài)金屬是不穩(wěn)定的粘性流體。它可以通過填充過程形成各種鑄件。液態(tài)金屬與水界面的雙電層效應(yīng)可以使室溫液態(tài)金屬具有在不同形狀和運動模式之間轉(zhuǎn)換的普遍變形能力。比如浸沒在水中的液態(tài)金屬物體，在低電壓的作用下會出現(xiàn)大規(guī)模變形；一個大的液態(tài)金屬膜，幾秒鐘就可以收縮成一個單一的液態(tài)金屬球。

相關(guān)新聞液態(tài)金屬機器問世學(xué)術(shù)界又一大突破 無需外部電力自主運動

如皋新聞網(wǎng)消息26日，以研究員劉晶為首的中科院理化所與清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合研究團隊，在海外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了一篇關(guān)于可變形液態(tài)金屬機械的研究論文。被舉報后，很快被幾家專門網(wǎng)站陸續(xù)報道，在社會學(xué)術(shù)界引起強烈反響。

本研究中，液態(tài)金屬在吞咽少量物質(zhì)后，可以以可變形機器的形式長時間高速運動，從而實現(xiàn)無外力作用下的自主運動，為液態(tài)金屬機器人的未來發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這項研究是學(xué)術(shù)界的又一突破。

隨著液態(tài)金屬在制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，越來越多的研究者開始關(guān)注金屬的研發(fā)。目前，圍繞機器人研究的全球活動正在有序發(fā)展。如果能在液態(tài)金屬領(lǐng)域顯示出巨大的潛力，未來的市場發(fā)展空將是期待已久的，在機器改造領(lǐng)域也將不斷被超越，這將是人類歷史上的又一次變革。