SRI 推进太阳能、可再生能源和工业领域的 CMC

SRI （美国加利福尼亚州门洛帕克）成立于1946年，前身为风景研究所，是一家独立的非营利性科学研究和开发机构，在美国并设有日本仓库。该机构长期以来一直致力于陶瓷基础复合材料（CMC）的研究，也是美国能源部旨在改进CMC以用于太阳能和储能应用项目的一部分。 

高级研究员Junhua Wei和SRI同事正在改进CMC，工厂能够承受聚光太阳能发电厂的极端温度和腐蚀环境，这些发电厂利用巨大的热量将能量储存在熔盐中。他们的工作取得了提高类太阳能系统的效率和持续性，并可能使钢铁制造等能源密集型工艺中的废热恢复和再利用成为可能。

“传统金属（如钢铁）在这些[太阳能]太阳能需要太阳能条件下才会工作，开发出弹性的材料，”魏说。“SRI材料因此采用了一种技术，通过在陶瓷前体中化学电站连接陶瓷颗粒来集成陶瓷餐具。这对于防止开裂（常见的故障点）至关重要，最终延长了材料的使用寿命和可靠性。”

SRI的先进CMC将提高聚光太阳能发电厂的性能、耐用性和高效的成本效益，有助于打造更加可持续和的太阳能系统。这反过来又有助于减少能源生产对环境的影响，并促进可再生能源的利用。

传统CMC通常将碳纤维或碳化硅纤维与陶瓷基体结合以增加强度。SRI开发的这种新方法将分散在前体树脂/聚合物中的陶瓷颗粒与这些强化纤维进行化学连接。将前体加工成陶瓷基体时，产生形成的CMC裂纹和间隙的形成。这样就通常采用修复CMC热处理过程中的裂纹和间隙的热处理及昂贵的陶瓷渗透工艺（如吸取硅渗透）或熔体渗透）。 

这些CMC的一个有前景的应用是太阳能发电厂，该发电厂将阳光聚集起来加热熔盐，然后储存能量。挑战承受熔盐的腐蚀和所需的高温——该过程在700°C更更高的效率——这将随着时间的推移和传统密封材料的损耗。

SRI的母工艺不仅提高了CMC的耐用性和抗腐蚀能力，还降低了成本。据报道，它可以将制造成本降低50%。此外，连续纤维可以用短的衍生碳纤维代替，从而进一步降低成本。据说该工艺还可以提高CMC的机械性能。SRI正在生产复合材料结构的CMC，并专注于工艺开发，以创建一个用于将数据输入数字串行生的传感器嵌入式系统。

由此产生的高浓度约20%陶瓷颗粒（按体积计）的CMC，其性能可满足其他应用要求，如高超音速飞行器的耐烧蚀热保护系统（TPS）、工业脱碳装置的高导热性涂层以及核聚变应用的第一种壁结构材料。

魏先生表示，SRI的研发成果代表了材料科学的重大进步。“通过提高聚光太阳能发电厂所用材料的强度和使用寿命，SRI可以提高可再生能源的效率和可持续性。这一创新凸显在极端条件下胶原材料的发挥，为更可靠、降低成本功效的可再生能源解决方案铺平了道路。”