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俄羅斯莫斯科國立科技大學鋼鐵合金學院(NUST MISIS)的科研人員和他們來自埃及開羅中央冶金研究院的同事一起開發(fā)出了一種氮化鋁結(jié)合碳化硅的復合材料，可以將聚光太陽能發(fā)電塔集熱器的使用壽命延長至5年。這篇研究文章已經(jīng)發(fā)表在《Renewable Energy》雜志上。

聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，定日鏡將太陽光反射集中到發(fā)電塔頂部的聚光倍率可超過1000倍的集熱器上，在集熱器的腔體內(nèi)產(chǎn)生高溫，集熱器再將熱能傳給工質(zhì)，經(jīng)過蓄熱環(huán)節(jié)，輸入熱動力機，膨脹做功，帶動發(fā)電機，最后以電能的形式輸出。

碳化硅陶瓷材料，具有高強度和優(yōu)良的抗氧化性能，是太陽能集熱器的傳統(tǒng)元件。但是，碳化硅材料對鹽熔體的侵蝕性環(huán)境很敏感，嚴重影響了集熱器的使用壽命。

氮化鋁是一種很有前途的碳化硅添加劑，它具有高導熱系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)和耐高溫等優(yōu)點，在太陽能光熱轉(zhuǎn)換領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應用前景。

此次俄羅斯開發(fā)的基于碳化硅結(jié)合氮化鋁的復合材料中含有高達40%的氮化鋁添加物。在研究過程中，科研人員優(yōu)選了新型復合材料的最佳添加劑組成和燒結(jié)溫度。由于在碳化硅晶界形成了固溶體，使得復合體的性能大大超過了傳統(tǒng)的碳化硅陶瓷。

這種復合材料具有較高的導熱系數(shù)和耐熱性，同時具有較低的熱膨脹系數(shù)，而且耐腐蝕性能顯著提高，能夠有效延長聚光太陽能發(fā)電塔集熱器的使用壽命。

“氮化鋁復合碳化硅材料具有良好的熱化學性能和熱機械性能，在冶金、航空航天等高溫領(lǐng)域有廣闊的應用前景”，埃及研究小組負責人Emad Ewais博士介紹說：“太陽能應用需要沒有缺陷的耐用材料。接下來，我們計劃在太陽能裝置中測試新開發(fā)的氮化鋁復合碳化硅材料?！?/p>