Seperti yang ditunjukkan pada tabel, dengan adanya permintaan akan aplikasi praktis, pengembangan material dirgantara secara bertahap mendekati material ringan dan berkekuatan tinggi. Saat ini, material struktur luar angkasa terutama mencakup paduan aluminium, paduan titanium, komposit serat, dan material struktur suhu tinggi.
Dalam penerapan material struktural untuk badan pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa, paduan aluminium telah berkembang pesat selama hampir 100 tahun. Terutama sejak akhir 1980-an, dengan pembentukan bertahap kriteria toleransi kerusakan dan desain ketahanan pesawat, persyaratan yang lebih tinggi telah diterapkan pada sifat komprehensif material seperti kekuatan, ketangguhan patah, ketahanan korosi, dan ketahanan lelah. Paduan aluminium merupakan material struktural yang ideal karena keunggulannya seperti bobotnya yang ringan, pemrosesan yang mudah, ketahanan terhadap korosi, dan kekuatan spesifik yang lebih tinggi dibandingkan banyak baja paduan.
Titanium juga merupakan logam struktural penting yang dikembangkan pada tahun 1950an. Dibandingkan dengan paduan aluminium, paduan titanium memiliki kekuatan, ketahanan korosi, dan ketahanan panas yang lebih baik. Pada tahun 1950an dan 1960an, fokus utama adalah pada pengembangan paduan titanium suhu tinggi untuk mesin pesawat terbang dan paduan titanium struktural untuk badan pesawat. Saat ini, penelitian multifungsi dan penerapan paduan titanium juga menjadi fokus penelitian di bidang dirgantara.
Dibandingkan dengan material struktur logam seperti aluminium dan baja, komposit matriks resin yang diperkuat serat karbon memiliki kekuatan dan kekakuan spesifik yang sangat tinggi, dan saat ini merupakan material struktur ruang angkasa yang ringan dan berkekuatan tinggi yang ideal. Dibandingkan dengan paduan aluminium, efek pengurangan berat struktur pesawat yang terbuat dari bahan komposit serat karbon dapat mencapai 20% hingga 40%.
Meskipun terdapat bahan berbeda yang tersedia untuk kebutuhan berbeda di bidang kedirgantaraan, persyaratan kinerja dan kualitas yang sangat ketat untuk bahan kedirgantaraan, teknik pembuatan produk yang rumit, dan biaya yang tinggi secara konsisten sangat membatasi penerapan dan pengembangan bahan. Karena kenyataan bahwa pesawat harus terbang dalam berbagai kondisi lingkungan yang ekstrim, permasalahan teknis yang terkait dengan materialnya sangatlah kompleks, dan menjadi fokus dan hotspot penelitian di bidang material.
Untuk lebih mengoptimalkan sifat material yang ada, tim dari Shanghai Jiaotong University mulai meneliti “doping” keramik menjadi aluminium. Sebagai tanggapan, Profesor Wang Haowei mengatakan bahwa aluminium sangat ringan, namun kekuatan dan kekerasannya tidak tinggi; “Kekerasan keramik lebih unggul dibandingkan baja, sehingga penggabungan keduanya dapat menghasilkan komposit matriks aluminium yang ringan, kekerasan tinggi, ulet, serta tahan terhadap patah dan deformasi.”.
Profesor Wang Haowei memperkenalkan bahwa tim tersebut akhirnya mengadopsi "teknologi pembangkitan mandiri in situ", yang mengurangi ukuran partikel keramik dari puluhan mikrometer menjadi skala nano melalui pembangkitan mandiri yang dikontrol lelehnya, menerobos hambatan penerapan metode tradisional internasional dalam menambahkan aluminium keramik. komposit matriks seperti plastisitas rendah dan pemrosesan yang sulit.
Paduan aluminium keramik nano ini dilaporkan ringan, memiliki karakteristik seperti kekakuan tinggi, kekuatan tinggi, tahan lelah, muai rendah, redaman tinggi, dan tahan suhu tinggi. Ini telah diterapkan di bidang dirgantara, otomotif, dan peralatan elektronik canggih. Profesor Wang Haowei mengatakan bahwa saat ini, paduan aluminium keramik nano telah diterapkan pada komponen utama seperti Tiangong 1, Tiangong 2, satelit kuantum, dan satelit meteorologi.
Diketahui bahwa berkat kerja sama Pemerintah Rakyat Kota Huaibei, Provinsi Anhui, Universitas Shanghai Jiaotong, Shanghai Junyao (Group) Co., Ltd., dan Anhui Xiangbang Composite Material Co., Ltd., pencapaian keramik nano paduan aluminium akhirnya tercapai.
Sebagai tanggapan, Liu Yangang, Presiden Institut Penelitian Teknologi Industri Lanjutan Universitas Shanghai Jiaotong, berkata, "Kerjasama Sifang hari ini akan membangun platform operasi berorientasi pasar yang kondusif bagi perluasan dan penerapan paduan aluminium keramik nano, dan membangun sistem yang lengkap dengan hak kekayaan intelektual independen seperti produksi material, desain produk, proses manufaktur, dan standar penggunaan."
Kali ini, terobosan yang dibuat oleh tim peneliti Universitas Shanghai Jiaotong di bidang material dirgantara dan teknologi persiapannya tidak diragukan lagi memiliki peran terdepan dan mempromosikan yang kuat dalam teknologi material modern.
