據美國復合材料商協會雙月刊雜志“Composites Manufacturing”日前報道，英國原子能管理局（UKAEA）牽頭，與英國國家復合材料中心（NCC）合作開展了一項專注于使用碳化硅復合材料（SiC/SiC）解決核聚變反應堆工作效率的計劃。

碳化硅長纖維（左）與碳化硅短纖維（右）

陶瓷基復合材料（CMC）是指在陶瓷基體中引入作為增韌材料的第二相材料形成的多相復合材料。碳化硅復合材料（SiC/SiC）一般是指通過碳化硅纖維增強SiC陶瓷形成的高強耐高溫結構部件。相關研究顯示，碳化硅陶瓷具有高耐環境性、低放射性活化、低衰變熱特性，在核能領域有很大應用潛力，但存在脆性大的問題，連續碳化硅纖維強化SiC基體復合材料可極大改善其機械強度。具體而言，在聚變反應堆中使用SiC/SiC組件替代鋼鐵材料組件，每產生1吉瓦的熱能，所產生的電力就會增加一倍，從而節省資金并減少滿足能源需求所需的反應堆數量。NCC和UKAEA的研究團隊的目標是實現具有成本效益的生產——將聚變級SiC/SiC的制造成本降低至當前成本的五分之一并縮短周期時間。

UKAEA高級材料工程師James Wade-Zhu博士說：“碳化硅復合材料有可能通過使反應堆在更高溫度下運行以提高熱效率來增強聚變，從而大大提高聚變能的商業可行性生產。我們很高興與NCC密切合作，解決當前SiC/SiC等級的可擴展性、可成形性和性能方面的問題，并在此過程中產生新的英國知識產權。” NCC的首席工程師Virtudes Rubio補充說：“我們正在通過為聚變反應堆等極端環境開發高價值復合材料來加速凈零能源生產。這可能會開發出大批量、高性能的SiC/SiC，推動使用高溫CMC的行業（例如核能、國防、航天和航空航天）發生重大轉變。”

編譯整理 YUXI

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