Table Of Content

II""-- -- -- -- -- ---- ---- -- ------ -- II II DDOOEEIINNAASSAAll1166331100--1166 NNAASSAA TTMM--110055117711 II AAIIMM--9911--33553300 II AAddvvaanncceedd MMaatteerriiaallss ffoorr SSppaaccee NNuucclleeaarr PPoowweerr SSyysstteemmss RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii LL.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr aanndd DDaavviidd LL.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 WWoorrkk ppeerrffoorrmmeedd ffoorr UU..SS.. DDEEPPAARRTTMMEENNTT OOFF EENNEERRGGYY OOffffiiccee ooff NNuucclleeaarr EEnneerrggyy PPrreeppaarreedd ffoorr tthhee CCoonnffeerreennccee oonn AAddvvaanncceedd SSppaaccee EExxpplloorraattiioonn IInniittiiaattiivvee TTeecchhnnoollooggiieess ccoossppoonnssoorreedd bbyy tthhee AAIIMM,, NNAASSAA,, aanndd OOAAII CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, SSeepptteemmbbeerr 44--66,,11999911 DDIISSCCLLAAIIMMEERR TThhiiss rreeppoorrtt wwaass pprreeppaarreedd aass aann aaccccoouunntt ooff wwoorrkk ssppoonnssoorreedd bbyy aann aaggeennccyy ooff tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt.. NNeeiitthheerr tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt nnoorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff,, nnoorr aannyy ooff tthheeiirr eemmppllooyyeeeess,, mmaakkeess aannyy wwaarrrraannttyy,, eexxpprreessss oorr iimmpplliieedd,, oorr aassssuummeess aannyy lleeggaall lliiaabbiilliittyy oorr rreessppoonnssiibbiilliittyy ffoorr tthhee aaccccuurraaccyy,, ccoommpplleetteenneessss,, oorr uusseeffuullnneessss ooff aannyy iinnffoorrmmaattiioonn,, aappppaarraattuuss,, pprroodduucctt,, oorr pprroocceessss ddiisscclloosseedd,, oorr rreepprreesseennttss tthhaatt iittss uussee wwoouulldd nnoott iinnffrriinnggee pprriivvaatteellyy oowwnneedd rriigghhttss.. RReeffeerreennccee hheerreeiinn ttoo aannyy ssppeecciiffiicc ccoommmmeerrcciiaall pprroodduucctt,, pprroocceessss,, oorr sseerrvviiccee bbyy ttrraaddee nnaammee,, ttrraaddeemmaarrkk,, mmaannuuffaaccttuurreerr,, oorr ootthheerrwwiissee,, ddooeess nnoott nneecceessssaarriillyy ccoonnssttiittuuttee oorr iimmppllyy iittss eennddoorrsseemmeenntt,, rreeccoommmmeennddaattiioonn,, oorr ffaavvoorriinngg bbyy tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt oorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff.. TThhee vviieewwss aanndd ooppiinniioonnss ooff aauutthhoorrss eexxpprreesssseedd hheerreeiinn ddoo nnoott nneecceessssaarriillyy ssttaattee oorr rreefflleecctt tthhoossee ooff tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt oorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff.. PPrriinntteedd iinn tthhee UUnniitteedd SSttaatteess ooff AAmmeerriiccaa AAvvaaiillaabbllee ffrroomm NNaattiioonnaall TTeecchhnniiccaall IInnffoorrmmaattiioonn SSeerrvviiccee UU..SS.. DDeeppaarrttmmeenntt ooff CCoommmmeerrccee 55228855 PPoorrtt RRooyyaall RRooaadd SSpprrii nnggffiieelldd,, VVAA 2222116611 NNTTIISS pprriiccee ccooddeess11 PPrriinntteedd ccooppyy:: MMiiccrrooffiicchhee ccooppyy:: AA0033 11CCooddeess aarree uusseedd ffoorr pprriicciinngg aallll ppuubblliiccaattiioonnss.. TThhee ccooddee iiss ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee nnuummbbeerr ooff ppaaggeess iinn tthhee ppuubblliiccaattiioonn.. IInnffoorrmmaattiioonn ppeerrttaaiinniinngg ttoo tthhee pprriiCCiinngg ccooddeess ccaann bbee ffoouunndd iinn tthhee ccuurrrreenntt iissssuueess ooff tthhee ffoolllloowwiinngg ppuubblliiccaattiioonnss,, wwhhiicchh aarree ggeenneerraallllyy aavvaaiillaabbllee iinn mmoosstt lliibbrraarriieess:: EEnneerrggyy RReesseeaarrcchh AAbbssttrraaccttss ((EERRAA)):: GGoovveerrnnmmeenntt RReeppoorrttss AAnnnnoouunncceemmeennttss aanndd IInnddeexx ((GGRRAA aanndd II));; SScciieennttiiffiicc aanndd TTeecchhnniiccaall AAbbssttrraacctt RReeppoorrttss ((SSTTAARR)):: aanndd ppuubblliiccaattiioonn,, NNTTIISS--PPRR--336600 aavvaaiillaabbllee ffrroomm NNTTIISS aatt tthhee aabboovvee aaddddrreessss.. -- -------- -- -------- DDOOEEIINNAASSAAll1166331100--1166 NNAASSAA TTMM--110055117711 AAIIMM--9911 --33553300 AAddvvaanncceedd MMaatteerriiaallss ffoorr SSppaaccee NNuucclleeaarr PPoowweerr SSyysstteemmss RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii LL.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444113355 aanndd DDaavviidd LL.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 WWoorrkk ppeerrffoorrmmeedd ffoorr UU..SS.. DDEEPPAARRTTMMEENNTT OOFF EENNEERRGGYY OOffffiiccee ooff NNuucclleeaarr EEnneerrggyy WWaasshhiinnggttoonn,, DD..CC.. 2200554455 UUnnddeerr IInntteerraaggeennccyy AAggrreeeemmeenntt DDEE--AAII0033--8866SSFF11663311 00 PPrreeppaarreedd ffoorr tthhee CCoonnffeerreennccee oonn AAddvvaanncceedd SSppaaccee EExxpplloorraattiioonn IInniittiiaattiivvee TTeecchhnnoollooggiieess ccoossppoonnssoorreedd bbyy tthhee AAIIMM,, NNAASSAA,, aanndd OOAAII CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, SSeepptteemmbbeerr 44--66,, 11999911 II II AADDVVAANNCCEEDD MMAATTEERRIIAALLSS FFOORR SSPPAACCEE NNUUCCLLEEAARR PPOOWWEERR SSYYSSTTEEMMSS RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii 11.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444113355 aanndd DDaavviidd 11.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 AAbbssttrraacctt hheeaatt rreejjeeccttiioonn ssyysstteemm.. SSiinnccee mmaaxxiimmuumm ssppeeccii ffiicc ppoowweerr iiss aa kkeeyy ggooaall ooff aallll ppoowweerr ssyysstteemmss,, RReesseeaarrcchh oonn mmoonnoolliitthhiicc rreeffrraaccttoorryy mmeettaall tthhee mmaaiinn ddeessiiggnn rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr aallll tthheessee aallllooyyss aanndd oonn mmeettaall mmaattrriixx ccoommppoossiitteess iiss ssyysstteemmss iinncclluuddee hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ooppeerraattiioonn bbeeiinngg ccoonndduucctteedd aatt tthhee NNAASSAA LLeewwiiss RReesseeaarrcchh aanndd mmiinniimmuumm ssyysstteemm mmaassss.. CCeenntteerr,, CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, iinn ssuuppppoorrtt ooff aaddvvaanncceedd ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss.. TThhee oovveerraallll RReesseeaarrcchh oonn rreeffrraaccttoorryy mmeettaallss aanndd mmeettaall pphhiilloossoopphhyy ooff tthhee rreesseeaarrcchh iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd mmaattrriixx ccoommppoossiitteess iiss bbeeiinngg ccoonndduucctteedd aatt tthhee cchhaarraacctteerriizzee nneeww hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ppoowweerr NNAASSAA LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr,, CClleevveellaanndd,, ccoonnvveerrssiioonn aanndd rraaddiiaattoorr mmaatteerriiaallss aanndd ttoo OOhhiioo iinn ssuuppppoorrtt ooff aaddvvaanncceedd ssppaaccee ppoowweerr aanndd pprroovviiddee ssppaacceeccrraafftt ddeessiiggnneerrss wwiitthh mmaatteerriiaall pprrooppuullssiioonn ssyysstteemmss.. TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff tthhiiss sseelleeccttiioonn ooppttiioonnss aanndd ddeessiiggnn iinnffoorrmmaattiioonn.. rreesseeaarrcchh iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd cchhaarraacctteerriizzee nneeww RReesseeaarrcchh oonn tthhrreeee ccaannddiiddaattee mmaatteerriiaallss hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ppoowweerr ccoonnvveerrssiioonn aanndd rraaddiiaa ((ccaarrbbiiddee ssttrreennggtthheenneedd nniioobbiiuumm aallllooyy PPWWCC--llll ttoorr mmaatteerriiaallss ttoo pprroovviiddee ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm ffoorr ffuueell ccllaaddddiinngg,, ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd ddeessiiggnneerrss wwiitthh ddeessiiggnn iinnffoorrmmaattiioonn aanndd mmaattee ccooppppeerr mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((GGrr//CCuu)) ffoorr hheeaatt rriiaall sseelleeccttiioonn ooppttiioonnss.. RRaatthheerr tthhaann ddeevveellooppiinngg rreejjeeccttiioonn ffiinnss,, aanndd ttuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd mmaatteerriiaallss ffoorr aa ppaarrttiiccuullaarr mmiissssiioonn,, wwee aarree nniioobbiiuumm mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW IINNbb)) ffoorr ffuueell aatttteemmppttiinngg ttoo aannttiicciippaattee nneeeeddss aanndd ddeevveelloopp ccoonnttaaiinnmmeenntt aanndd ssttrruuccttuurraall ssuuppppoorrttss)) ccoonnssiidd ggeenneerraallllyy aapppplliiccaabbllee mmaatteerriiaallss ffoorr ffuuttuurree eerreedd ffoorr ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm aapppplliicc~~ttiioonnss iiss aapppplliiccaattiioonnss.. ddiissccuusssseedd.. EEaacchh ooff tthheessee ttyyppeess ooff mmaatteerriiaallss ooffffeerrss uunniiqquuee aaddvvaannttaaggeess ffoorr ssppaaccee ppoowweerr TThhee ffoolllloowwiinngg oovveerrvviieeww wwiillll ddiissccuussss aapppplliiccaattiioonnss.. rreesseeaarrcchh oonn ccaarrbbiiddee ssttrreennggtthheenneedd nniioobbiiuumm aallllooyyss aanndd ttwwoo ccaannddiiddaattee mmeettaall mmaattrriixx ccoomm IInnttrroodduuccttiioonn ppoossiitteess ((MMMMCC''ss)).. SSppeecciiffiiccaallllyy wwee wwiillll ccoovveerr oonn--ggooiinngg rreesseeaarrcchh oonn tthhee tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aanndd TThhee iinnccrreeaassiinngg ssiizzee aanndd ccoommpplleexxiittyy ooff ccrreeeepp ssttrreennggtthh ooff nniioobbiiuumm--zziirrccoonniiuumm--ccaarrbboonn ssppaaccee--bbaasseedd hhaarrddwwaarree aanndd aaddvvaanncceedd lluunnaarr aanndd ((NNbb--ZZrr--CC)) aallllooyyss ffoorr ffuueell ccllaaddddiinngg,, tthhee ccrreeeepp ppllaanneettaarryy mmiissssiioonnss mmaannddaatteess iinnccrreeaasseedd ppoowweerr ssttrreennggtthh ooff ttuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd nniioobbiiuumm ssyysstteemm nneeeeddss.. TThhee ddeevveellooppmmeenntt ooff aaddvvaanncceedd mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW IINNbb)) ffoorr aaddvvaanncceedd ssyyss ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss iiss aa ccrriittiiccaall eennaabblliinngg tteemmss ffuueell ccllaaddddiinngg aanndd hhiigghh tteemmppeerraattuurree tteecchhnnoollooggyy.. AAlltthhoouugghh sseevveerraall ddiiffffeerreenntt ppoowweerr ssttrruuccttuurreess,, aanndd tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy aanndd ssyysstteemmss aarree uunnddeerr ccoonnssiiddeerraattiioonn,, tthheeyy aallll sshhaarree tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd tthhee ssaammee ccoommmmoonn ffeeaattuurreess wwhhiicchh iinncclluuddee aa ccooppppeerr mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((GGrr//CCuu)) ffoorr hheeaatt hheeaatt ssoouurrccee,, aa ppoowweerr ccoonnvveerrssiioonn ssyysstteemm,, aanndd aa rreejjeeccttiioonn rraaddiiaattoorr ffiinnss.. -------- -------- cc------------"" .... ~~---------- RReesseeaarrcchh aanndd DDiissccuussssiioonn aallllooyy hhaass bbeeeenn aattttrriibbuutteedd ttoo tthhee pprreesseennccee ooff aa vveerryy ffiinnee pprreecciippiittaattee ooff ((ZZrr,,NNbb))CC rraannggiinngg iinn RReeffrraaccttoorryy MMeettaall AAllllooyyss TTeecchhnnoollooggyy ssiizzee ffrroomm ssuubbmmiiccrroonn ttoo aabboouutt 1100 JJ..LLmm iinn 44 ddiiaammeetteerr.. ,,55 IInn tthhee aass--rroolllleedd aanndd aannnneeaalleedd TThhee SSPP--II0000 ssppaaccee nnuucclleeaarr rreeaaccttoorr pprroo ccoonnddiittiioonnss,, tthhee PPWWCC--1111 mmiiccrroossttrruuccttuurree pprree ggrraamm sseelleecctteedd tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy aass tthhee ddoommiinnaannttllyy ccoonnssiissttss ooff rreellaattiivveellyy ccooaarrssee nnuucclleeaarr aasssseemmbbllyy tteesstt ((NNAATT)) mmaatteerriiaall ffoorr tthhee ((>>11 JJLLmm)) oorrtthhoorroommbbiicc ccaarrbbiiddeess ooff NNbb CC.. PPrroo 22 ggrroouunndd eennggiinneeeerriinngg ssyysstteemm.. NNAASSAA iinn ccoonncceerrtt lloonngg eexxppoossuurree ooff tthhee mmaatteerriiaall ttoo eelleevvaatteedd wwiitthh GGeenneerraall EElleeccttrriicc--SSaann JJoossee OOppeerraattiioonnss,, tteemmppeerraattuurreess wwiitthh oorr wwiitthhoouutt aann aapppplliieedd OOaakk RRiiddggee NNaattiioonnaall LLaabboorraattoorryy,, aanndd WWeesstt ssttrreessss ggiivveess rriissee ttoo tthhee ccoonnvveerrssiioonn ooff NNbb CC 22 iinngghhoouussee CCoorrppoorraattiioonn iiss ccoonndduuccttiinngg aa sseerriieess ooff ppaarrttiicclleess ttoo ffiinnee ffaaccee--cceenntteerreedd ccuubbiicc ccaarrbbiiddeess ooff ssttuuddiieess ttoo ddeeffiinnee tthhee tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aanndd ZZrr aanndd NNbb,, vveerryy ffiinneellyy ddiissttrriibbuutteedd tthhrroouugghhoouutt ccrreeeepp bbeehhaavviioorr ooff tthhiiss aallllooyy.. TThheessee ssttuuddiieess tthhee mmaattrriixx.. TThhee ((ZZrr,,NNbb))CC ccaarrbbiiddeess hhaavvee aa hhaavvee sshhoowwnn tthhaatt tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy hhaass mmaarr llaattttiiccee ppaarraammeetteerr rraannggiinngg ffrroomm aabboouutt 00..445588 ttoo ggiinnaall ssttrreennggtthh ttoo mmeeeett tthhee ddeessiiggnn rreeqquuiirreemmeennttss 00..446688 nnmm wwiitthh aann aaccccoommppaannyyiinngg ZZrr::NNbb rraattiioo ooff 77 ttoo 1100 yyeeaarrss,, 11335500 KK,, 22--ppeerrcceenntt ccrreeeepp ooff aabboouutt 7700::3300.. TThhee cchhaarraacctteerriizzaattiioonn ooff tthhee ssttrreennggtthh ffoorr tthhee SSPP--llOOOO rreeaaccttoorr ssyysstteemm.. TToo pprreecciippiittaatteess iinn PPWWCC--llll iiss ggiivveenn iinn TTaabbllee II.. iimmpprroovvee tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy,, ssuucchh tthhiinnggss aass aa TThheessee ffiinnee ppaarrttiicclleess pprroovviiddee eexxcceelllleenntt mmiiccrroo llaarrggee ggrraaiinn ssiizzee mmiiccrroossttrruuccttuurree ((8800 JJLLmm)) aalloonngg ssttrruuccttuurree ssttaabbiilliittyy aanndd eexxcceelllleenntt ccrreeeepp ssttrreennggtthh wwiitthh mmiinnoorr aaddddiittiioonnss ((iinn tthhee ppaarrttss ppeerr mmiilllliioonn aatt tteemmppeerraattuurreess aass hhiigghh aass 11335500 KK.. UUssiinngg tthhee rraannggee)) ooff ccaarrbboonn,, nniittrrooggeenn,, ttaannttaalluumm,, aanndd OOrrrr--SShheerrbbyy--DDoorrnn66 ppaarraammeetteerr,, 11-- aanndd 22--ppeerrcceenntt ttuunnggsstteenn aarree bbeeiinngg eexxpplloorreedd.. AAnn aalltteerrnnaattee ccrreeeepp ssttrraaiinn wwaass tteemmppeerraattuurree ccoommppeennssaatteedd aapppprrooaacchh iiss tthhee ddeevveellooppmmeenntt aanndd eevvaalluuaattiioonn ooff aanndd ccoorrrreellaatteedd wwiitthh tthhee aapppplliieedd ssttrreessss ((FFiigg.. 33)).. aa hhiigghheerr ssttrreennggtthh aallllooyy tthhaatt wwiillll ssttiillll mmeeeett tthhee BBaasseedd oonn tthhee ccrreeeepp tteessttss ccoonndduucctteedd ttoo ddaattee,, lliiqquuiidd mmeettaall ccoommppaattiibbiilliittyy rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr pprroojjeeccttiioonnss hhaavvee bbeeeenn mmaaddee ffoorr tthhee rreellaattiivvee SSPP--II0000.. WWee hhaavvee sseelleecctteedd aann aallllooyy ssiimmiillaarr ttoo ssttrreessss ttoo lliimmiitt ccrreeeepp ssttrraaiinn ttoo 22--ppeerrcceenntt iinn aa PPWWCC--1111,, wwhhiicchh iiss tthhee nnoommiinnaall NNbb--ll%%ZZrr ccoomm 77--yyeeaarr ttiimmee ffrraammee aanndd ccoommppaarreedd ttoo tthhee ddeessiiggnn ppoossiittiioonn bbuutt ccoonnttaaiinniinngg ccaarrbboonn aaddddiittiioonnss uupp ttoo rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr SSPP--II0000.. TThhee rreessuullttss aarree 00..1111 ppeerrcceenntt..II--33 CCrreeeepp tteessttss oonn mmaatteerriiaall ccoonn sshhoowwnn iinn FFiigg.. 44.. PPWWCC--llll iiss aa ffaaccttoorr ooff ffoouurr ttaaiinniinngg ffrroomm 00..0066 ttoo 00..1111 %%CC iinnddiiccaattee tthhaatt tthhiiss ttiimmeess ssttrroonnggeerr tthhaann tthhee NNbb--ll %%ZZrr tteesstteedd ((2211 ttoo aallllooyy sshhoouulldd ppoosseessss rreeqquuiirreedd ccrreeeepp ssttrreennggtthh 55 MMPPaa aatt 11335500 KK)) oovveerr tthhee SSPP--II0000 ddeessiiggnn aanndd mmiiccrroossttrruuccttuurraall tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aatt ccoonn tteemmppeerraattuurree rraannggee ooff 11335500 ttoo 11338800 KK aanndd ddiittiioonnss bbeelliieevveedd ttoo bbee ssiimmiillaarr ttoo tthhoossee eennccoouunn aaffffoorrddss eexxcceelllleenntt ggrroowwtthh ppootteennttiiaall oovveerr tthhee tteerreedd iinn SSPP--IIOOOO ffuueell ppiinn ccllaaddddiinnggss.. BBootthh pprreesseenntt SSPP--II0000 ddeessiiggnn ccrriitteerriioonn.. NNbb--ll%%ZZrr aanndd PPWWCC--1111 aarree bbeeiinngg tteesstteedd aatt 11335500 KK aanndd ssttrreessss lleevveellss ooff 1100 aanndd 3344..55 MMPPaa.. RReeffrraaccttoorryy MMeettaall CCoommppoossiitteess TTeecchhnnoollooggyy WWiitthh tteesstt ddaattaa iinn eexxcceessss ooff 3344 000000 hh,, aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 11,, PPWWCC--1111 ccoonnttaaiinniinngg oonnllyy 00..006622%%CC TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff tthhiiss ppaarrtt ooff oouurr pprroo eexxhhiibbiitteedd eesssseennttiiaallllyy nnoo ccrreeeepp ddeeffoorrmmaattiioonn ggrraamm iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd cchhaarraacctteerriizzee rreeffrraaccttoorryy wwhhiillee tthhee NNbb--ll%%ZZrr rreeaacchheedd II--ppeerrcceenntt ccrreeeepp iinn mmeettaall ccoommppoossiitteess ffoorr ffuuttuurree ssppaaccee ppoowweerr ssyyss 1111 000000 hhaanndd 22--ppeerrcceenntt ccrreeeepp iinn 1188 880000 hh.. tteemmss wwhheerree rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr sseevveerraall hhuunnddrreedd PPWWCC--llll wwiitthh 00..1100%%CC hhaass eevveenn bbeetttteerr ccrreeeepp kkiilloowwaattttss ttoo mmeeggaawwaattttss ooff eelleeccttrriicciittyy wwiillll nneeeedd ssttrreennggtthh aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 22.. TTeessttss aatt 11335500 KK ttoo bbee mmeett.. CCuurrrreennttllyy,, mmoonnoolliitthhiicc nniioobbiiuumm aanndd 3344..55 MMppaa cclleeaarrllyy ddeemmoonnssttrraattee tthhee ccrreeeepp bbaasseedd aallllooyyss ssuucchh aass NNbb--ll%%ZZrr aanndd PPWWCC--1111 ssttrreennggtthh ssuuppeerriioorriittyy ooff tthhee 00..1100%%CC PPWWCC--1111 aarree ssppeecciiffiieedd ffoorr ccoommppoonneennttss iinn tthhee ppoowweerr aallllooyy ttoo PPWWCC--llll ccoonnttaaiinniinngg oonnllyy 00..006622%%CC.. ccoonnvveerrssiioonn ssyysstteemm ooff ssppaaccee nnuucclleeaarr ppoowweerr ssyysstteemmss.. TTuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd nniioobbiiuumm TThhee hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ((00..55TTmm)) ccrreeeepp mmeettaall--mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW //NNbb)) aarree bbeeiinngg ssttrreennggtthh ooff PPWWCC--1111,, rreellaattiivvee ttoo tthhee oorrddeerr ooff ccoonnssiiddeerreedd ffoorr ffuuttuurree aapppplliiccaattiioonnss wwhheerree hhiigghheerr mmaaggnniittuuddee lloowweerr ccaarrbboonn ccoonntteenntt NNbb--ll %%ZZrr tteemmppeerraattuurree aanndd hhiigghheerr ssttrreessss ccoonnddiittiioonnss mmaayy 22 -- -- ---------------------- -------- -------- ---------------- -------- ------ eexxiisstt ttoo rreeaacchh tthheessee hhiigghheerr ppoowweerr rreeqquuiirree lliiqquuiidd mmeettaall wwiillll lleeaacchh iitt oouutt.. TThhee lliitthhiiuumm ccaann mmeennttss.. WW //NNbb ccoommppoossiitteess ooffffeerr ppootteennttiiaall ffoorr eevveennttuuaallllyy ppeerrmmeeaattee tthhee eennttiirree tthhiicckknneessss ooff tthhee hhiigghh tteennssiillee aanndd ccrreeeepp ssttrreennggtthh aapppplliiccaattiioonnss uupp ccoonnttaaiinneerr rreessuullttiinngg iinn ""wweeeeppiinngg"" oonn tthhee oouutteerr ttoo 11770000 KK.. 77,,88 wwaallll ssuurrffaaccee..99 TThhee zziirrccoonniiuumm ttiieess uupp tthhee ooxxyyggeenn aanndd kkeeeeppss iitt iinn tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx.. WW //NNbb ccoommppoossiitteess wweerree ffaabbrriiccaatteedd bbyy tthhee LLeewwiissttaatteenntteedd aarrcc--sspprraayy mmoonnoottaappee tteecchh OOnnee cchhaalllleennggee iinn tthhee uussee ooff tthheessee mmaatteerrii nniiqquuee.. TThhiiss pprroocceessss,, sscchheemmaattiizzeedd iinn FFiigg.. 55,, aallss iiss tthhee ppoossssiibbllee ddeeggrraaddaattiioonn iinn pprrooppeerrttiieess ccoonnssiissttss ooff wwrraappppiinngg tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ffiibbeerrss oonn aa aafftteerr lloonngg ttiimmeess aatt eelleevvaatteedd tteemmppeerraattuurree dduuee ddrruumm,, ppllaacciinngg tthhee ddrruumm iinn aann aaiirr--ttiigghhtt ttoo iinntteerrddiiffffuussiioonn bbeettwweeeenn tthhee ffiibbeerr aanndd mmaattrriixx.. cchhaammbbeerr,, eevvaaccuuaattiinngg tthhee cchhaammbbeerr,, aanndd bbaacckk SSiinnccee iinntteerrddiiffffuussiioonn bbeettwweeeenn ttuunnggsstteenn aanndd ffiilllliinngg iitt wwiitthh aarrggoonn.. NNeexxtt,, wwiirreess ooff tthhee nniioobbiiuumm rreessuullttss iinn aa ccoonnttiinnuuoouuss ssoolliidd ssoolluuttiioonn,, mmaattrriixx ccoommppoossiittiioonn aarree bbrroouugghhtt ttooggeetthheerr iinn iitt iiss nnoott aa ccaattaassttrroopphhiicc pprroocceessss.. IItt mmaayy,, hhooww tthhee aarrcc--sspprraayy gguunn,, aann aarrcc iiss ssttrruucckk bbeettwweeeenn eevveerr,, ccaauussee rreeccrryyssttaalllliizzaattiioonn ooff tthhee ttuunnggsstteenn tthheemm,, aanndd pprreessssuurriizzeedd aarrggoonn bblloowwss tthhee mmoolltteenn ffiibbeerr wwhhiicchh wwoouulldd rreedduuccee tthhee ssttrreennggtthh ooff tthheessee mmaattrriixx ccoovveerriinngg tthhee ffiibbeerrss;; tthhee rreessuullttiinngg ssttrruucc ffiibbeerrss.. TThhee pprroojjeecctteedd lliiffee ((ggrreeaatteerr tthhaann ttuurree iiss aa UUmmoonnoottaappee"" ccoonnssiissttiinngg ooff oonnee llaayyeerr 6600000000 hh)) aanndd tteemmppeerraattuurree ((uupp ttoo 11770000 KK)) ooff ffiibbeerrss iinn aa mmaattrriixx.. LLaayyeerrss ooff mmoonnoottaappeess rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr tthhee ccoommppoossiitteess ccoouulldd rreessuulltt tthheenn ccaann bbee hhoott pprreesssseedd oorr hhoott iissoossttaattiiccaallllyy iinn aa rreedduuccttiioonn iinn ccrreeeepp ssttrreennggtthh ooff tthhee WW //NNbb pprreesssseedd ((HHIIPP))'' pprroodduucciinngg aa ffuullllyy ddeennssiiffiieedd ccoommppoossiitteess dduurriinngg sseerrvviiccee.. ccoonnssoolliiddaatteedd ssttrruuccttuurree wwiitthh nneegglliiggiibbllee ffiibbeerr//mmaattrriixx iinntteerrffaacciiaall rreeaaccttiioonn ((FFiigg.. 66)).. AA ccoommppaarriissoonn ooff tthhee mmiinniimmuumm ccrreeeepp CCoommppoossiittee ppaanneellss ccaann bbee ffaabbrriiccaatteedd wwiitthh aann rraatteess ooff tthhee ccoommppoossiitteess tteesstteedd aatt 11440000 aanndd iinnffiinniittee rraannggee ooff aannggllee--pplliieess uussiinngg tthhiiss tteecchh 11550000 KK wwiitthh tthhaatt ffoorr tthhee aarrcc--sspprraayyeedd nniioobbiiuumm nniiqquuee.. IInn aaddddiittiioonn,, ttuubbiinngg ccaann bbee ffaabbrriiccaatteedd mmoonnoolliitthhiicc mmaatteerriiaall tteesstteedd aatt 11440000 KK iiss mmaaddee uussiinngg tthheessee mmoonnoottaappeess iinn ccoonnjjuunnccttiioonn wwiitthh iinn FFiigg.. 99.. IItt iiss eevviiddeenntt tthhaatt tthhee ccoommppoossiitteess HHIIPPiinngg ((FFiigg.. 77)).. ccrreeeepp aatt aa mmuucchh lloowweerr rraattee tthhaann tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx mmaatteerriiaall.. NNoottiinngg tthhaatt tthhee ssttrraaiinn-- aanndd AA mmaaccrrooggrraapphh ooff tthhee mmiiccrroossttrruuccttuurree ooff aa ssttrraaiinn--rraattee ccoommppaattiibbiilliittyy mmuusstt bbee mmaaiinnttaaiinneedd SSTT330000//NNbb--11%%ZZrr ccoommppoossiittee iiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 88.. aatt tthhee ffiibbeerr//mmaattrriixx iinntteerrffaaccee dduurriinngg ccrreeeepp ooff aa TThhiiss ppaanneell ccoonnttaaiinnss 3355 vvooll %% ooff 220000 JJLLmm ccoommppoossiittee ssuubbjjeecctteedd ttoo uunniiaaxxiiaall llooaaddiinngg,, iitt iiss ddiiaammeetteerr ffiibbeerrss;; hhoowweevveerr,, tthhee ffiibbeerr ssppaacciinngg,, ppoossssiibbllee ttoo eessttiimmaattee tthhee rreellaattiivvee mmaaggnniittuuddee ooff ffiibbeerr ddiiaammeetteerr,, aanndd tthhee vvoolluummee ppeerr~~eenntt ccaann bbee tthhee ssttrreessss oonn tthhee mmaattrriixx uussiinngg FFiigg.. 99.. FFoorr vvaarriieedd ffoorr tthhee ppaarrttiiccuullaarr aapppplliiccaattiioonn.. TThhee eexxaammppllee,, aatt 11440000 KK tthhee SSTT330000//NNbb ccoommppoossiitteess 88 ccoommppaarriissoonn ooff tthhee UUTTSS // ddeennssiittyy rraattiioo ooff WW //NNbb eexxhhiibbiitt aa mmiinniimmuumm ccrreeeepp rraattee ooff aabboouutt 11xxllOO-- ccoommppoossiitteess wwiitthh 4422 vvooll %% 221188CCSS oorr SSTT330000 ss--ll aatt 225500 MMPPaa.. UUssiinngg tthhee ssttrraaiinn--rraattee ccoomm ttuunnggsstteenn ffiibbeerrss iinn FFiigg.. 55 sshhoowwss tthhaatt tthhee ccoomm ppaattiibbiilliittyy aarrgguummeennttss,, tthhee ddaattaa iinn FFiigg.. 99 ssuugg ppoossiitteess hhaavvee aa rraattiioo ttwwoo ttoo ffiivvee ttiimmeess tthhaatt ooff ggeesstt tthhaatt aa ssttrreessss ooff aabboouutt 1155 MMPPaa wwoouulldd tthhee mmoonnoolliitthhiicc NNbb--11%%ZZrr oorr uunnaallllooyyeedd NNbb.. eennaabbllee tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx ttoo ccrreeeepp aatt tthhee ssaammee rraattee.. IItt ccaann bbee sshhoowwnn uussiinngg tthhee rruullee ooff TThhee 221188CCSS wwiirree iiss aa ccoommmmeerrcciiaallllyy aavvaaiill mmiixxttuurreess,, tthhaatt tthhee ccoorrrreessppoonnddiinngg ssttrreessss oonn tthhee aabbllee,, ppoottaassssiiuumm--ddooppeedd llaammpp ffiillaammeenntt wwiirree,, mmaattrriixx iiss oonnllyy aabboouutt 33 ppeerrcceenntt ooff tthhee ttoottaall wwhheerreeaass tthhee ssttrroonnggeerr SSTT330000 wwiirree ccoonnttaaiinnss aa aapppplliieedd ssttrreessss aaccttiinngg oonn aa ccoommppoossiittee ccoonnttaaiinn ffiinnee ddiissppeerrssiioonn ooff 11..55 wwtt %% TThh00 •• AAllssoo,, tthhee iinngg 5500 vvooll %% ffiibbeerrss.. TThhiiss mmeeaannss aa ffiirrsstt oorrddeerr 22 ccoommppoossiitteess mmaaddee wwiitthh uunnaallllooyyeedd nniioobbiiuumm wweerree pprreeddiiccttiioonn ooff ccrreeeepp bbeehhaavviioorr ooff tthhee ccoommppoossiitteess ffoorr mmooddeelliinngg ppuurrppoosseess oonnllyy;; zziirrccoonniiuumm mmuusstt bbee ccaann bbee ddeessccrriibbeedd bbyy tthhee ccrreeeepp eeqquuaattiioonnss ffoorr aaddddeedd ttoo nniioobbiiuumm iinn oorrddeerr ttoo iinnssuurree mmaatteerriiaallss tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ffiibbeerrss.. TThhee mmiinniimmuumm ccrreeeepp ccoommppaattiibbiilliittyy iinn lliiqquuiidd lliitthhiiuumm mmeettaall ccoooolleedd rraattee ooff tthhee ccoommppoossiitteess ccaann tthhuuss bbee eeqquuaatteedd ttoo ssyysstteemmss.. FFoorr eexxaammppllee,, iiff aannyy ooxxyyggeenn iiss pprreess tthhee ppoowweerr ccrreeeepp bbeehhaavviioorr aass ffoolllloowwss:: eenntt iinn tthhee nniioobbiiuumm ggrraaiinn bboouunnddaarriieess,, tthhee 33 iinn FFiigg.. 1100.. IItt iiss eexxttrreemmeellyy eennccoouurraaggiinngg ttoo nnoottee tthhaatt tthhee mmeeaassuurreedd vvaalluueess ooff tthhee rruuppttuurree .. QQ ttiimmeess ooff tthhee ccoommppoossiittee eexxcceeeedd wwhhaatt tthhee rruullee ooff eemm == AAOO''nnee RRTT mmiixxttuurreess pprreeddiiccttss.. TThhee ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess ooff aannyy uunnii 00'' cc ddiirreeccttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd ccoommppoossiittee aarree ffaarr == == 00'' OO''ff lloowweerr tthhaann tthheeiirr aaxxiiaall pprrooppeerrttiieess.. IInn ffaacctt,, tthhee VV ff ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess ooff WW //NNbb ccoommppoossiitteess hhaavvee bbeeeenn sshhoowwnn ttoo bbee oonnllyy sslliigghhttllyy bbeetttteerr tthhaann tthhee pprrooppeerrttiieess ooff tthhee uunnrreeiinnffoorrcceedd mmaattrriixx.. IItt iiss ppoossssiibbllee ttoo aalllleevviiaattee tthhiiss ddiissppaarriittyy bbyy aannggllee--ppllyyiinngg tthhee ttuunnggsstteenn ffiibbeerrss ttoo iinnccrreeaassee tthhee ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess.. IItt iiss oobbvviioouuss,, tthhoouugghh,, tthhaatt tthhiiss wwiillll ccoorrrreessppoonnddiinnggllyy ddeeccrreeaassee tthhee aaxxiiaall pprrooppeerrttiieess.. IItt iiss ssiiggnniiffiiccaanntt ttoo nnoottee,, wwhheerree hhoowweevveerr,, tthhaatt aannggllee--ppllyyiinngg tthhee ffiibbeerrss ±±1155°° rreessuullttss iinn oonnllyy aabboouutt aa 2200 ppeerrcceenntt ddeeccrreeaassee iinn qq tthhee ssttrreessss oonn tthhee ccoommppoossiittee tthhee aaxxiiaall ccoommppoossiittee ccrreeeepp ssttrreennggtthh ((FFiigg.. 1111)).. IItt iiss aallssoo aappppaarreenntt ffrroomm tthhiiss ffiigguurree tthhaatt tthhee qq ff tthhee ssttrreessss oonn tthhee ffiibbeerr aassssuummiinngg tthhaatt tthhee pprrooppeerrttiieess ooff eevveenn tthhoossee ppaanneellss wwiitthh ±±1155°° ffiibbeerr ccaarrrriieess tthhee ttoottaall llooaadd aannggllee--pplliieedd ffiibbeerrss eexxcceeeedd tthhee ccrreeeepp pprrooppeerrttiieess ooff tthhee mmoonnoolliitthhiicc PPWWCC--llll aallllooyy bbyy aa ffaaccttoorr ooff tthhee vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff ffiibbeerr ffoouurr aanndd tthhee NNbb--11 %%ZZrr aallllooyy bbyy aann oorrddeerr ooff VVff mmaaggnniittuuddee.. AAlltthhoouugghh tthhee eeffffeecctt ooff aannggllee ppllyy QQ tthhee aappppaarreenntt aaccttiivvaattiioonn eenneerrggyy iinngg oonn tthhee ttrraannssvveerrssee ssttrreennggtthh hhaass nnoott yyeett bbeeeenn mmeeaassuurreedd,, iitt iiss eexxppeecctteedd ttoo hhaavvee aa ccoorrrree nn tthhee ccrreeeepp--rraattee ssttrreessss eexxppoonneenntt ssppoonnddiinngg iinnccrreeaassee.. AA aa ccoonnssttaanntt ffoorr tthhee ffiibbeerr GGrraapphhiittee//CCooppppeerr CCoommppoossiitteess TTeecchhnnoollooggyy TThhee ccaallccuullaatteedd ccoommppoossiittee ccrreeeepp aaccttiivvaa SSppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm rraaddiiaattoorr ffiinnss rreeqquuiirree ttiioonn eenneerrggyy QQ ooff 446655 ttoo 449900 kkJJ //IIPPoollee aaggrreeeess aa mmaatteerriiaall wwiitthh hhiigghh tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy,, wwiitthh rreessuullttss ffoorr ootthheerr ffoorrmmss ooff ttuunnggsstteenn tteesstteedd llooww ttoo mmooddeerraattee ddeennssiittyy,, aanndd ggoooodd ssttiiffffnneessss.. iinn tthhiiss tteemmppeerraattuurree rraannggee.. TThhee ccrreeeepp rraattee SSeevveerraall mmaatteerriiaallss ccaann bbee uusseedd ffoorr ssppaaccee ppoowweerr ssttrreessss eexxppoonneenntt nn ffoorr tthhee SSTT330000 rreeiinnffoorrcceedd ssyysstteemm aapppplliiccaattiioonnss.. FFoorr aapppplliiccaattiioonnss wwhheerree ccoommppoossiitteess rraannggeedd bbeettwweeeenn 55 aanndd 66,, wwhhiicchh iiss mmaassss iiss aa ccoonncceerrnn,, tthhee ddeennssiittyy ccoommppeennssaatteedd iinn aaggrreeeemmeenntt wwiitthh vvaalluueess pprreeddiicctteedd bbyy ssiimmppllee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ((tthheerrmmaall ccoonndduucc tthheeoorriieess ooff ddiissllooccaattiioonn cclliimmbb wwhheerree nn iiss ttiivviittyy ddiivviiddeedd bbyy ddeennssiittyy)) iiss aa bbeetttteerr mmeeaassuurree aabboouutt 55.. IItt iiss uunnlliikkeellyy tthhaatt ggrraaiinn bboouunnddaarryy ooff tthhee mmeerriitt ooff aa mmaatteerriiaall tthhaann tthhee aabbssoolluuttee ddiiffffuussiioonn ccrreeeepp oorr ggrraaiinn bboouunnddaarryy sslliiddiinngg ccoonn tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. TThhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ttrroollss ccrreeeepp bbeeccaauussee ooff tthhee oorriieenntteedd ggrraaiinn ssttrruucc ccoonndduuccttiivviittyy ooff ssiixx ppootteennttiiaall rraaddiiaattoorr ffiinn mmaattee ttuurree ooff tthhee wwiirreess.. rriiaallss aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1122.. SSoollaarr ppoowweerr ssyyss tteemmss hhaavvee rraaddiiaattoorr ffiinnss ooppeerraattiinngg bbeettwweeeenn 330000 TThhee ccrreeeepp--rruuppttuurree bbeehhaavviioorr ooff tthhee aanndd 660000 KK.. WWhhiillee nnuucclleeaarr ppoowweerr ssyysstteemm rraaddii ccoommppoossiittee wwaass ccaallccuullaatteedd uussiinngg tthhee rruullee ooff aattoorr ffiinnss ccaann ooppeerraattee aatt tteemmppeerraattuurreess aass llooww mmiixxttuurreess//ppoowweerr llaaww ccrreeeepp rreellaattiioonnsshhiipp.. TThhee aass 330000 KK,, mmoosstt ssyysstteemmss hhaavvee ffiinnss ooppeerraattiinngg rruuppttuurree ddaattaa ffoorr tthhee ffiibbeerr,, tthhee mmaattrriixx aanndd tthhee bbeettwweeeenn 445500 aanndd 11005500 KK.. FFoorr llooww tteemmppeerraa mmeeaassuurreedd vvaalluueess aarree ppllootttteedd aalloonngg wwiitthh tthhee ttuurree aapppplliiccaattiioonnss ssuucchh aass ssoollaarr ppoowweerr ssyysstteemmss,, ccaallccuullaatteedd rruuppttuurree ssttrreennggtthh ooff tthhee ccoommppoossiittee aalluummiinnuumm rreeiinnffoorrcceedd wwiitthh uullttrraahhiigghh mmoodduulluuss 44 ((UUHHMM)) ppiittcchh--bbaasseedd ffiibbeerrssllOO aarree cclleeaarrllyy tthhee TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee rraaddiiaattoorr mmaatteerriiaall ooff cchhooiiccee.. IItt ccoommbbiinneess hhiigghh tthheerrmmaall ffiinn mmaatteerriiaall iiss aallssoo aa ccoonncceerrnn ssiinnccee tthhee ffiinnss ccoonndduuccttiivviittyy ffrroomm bbootthh tthhee mmaattrriixx aanndd tthhee wwiillll bbee bbrraazzeedd ttoo aa hheeaatt ppiippee.. AA llaarrggee tthheerrmmaall ffiibbeerr wwiitthh llooww ddeennssiittyy.. UUnnffoorrttuunnaatteellyy,, tthhee eexxppaannssiioonn mmiissmmaattcchh ccaann lleeaadd ttoo ffaaiilluurree ooff tthhee ppuurree aalluummiinnuumm mmaattrriixx ssoofftteennss ccoonnssiiddeerraabbllyy bbrraazzee jjooiinntt aanndd lloossss ooff rraaddiiaattoorr ssuurrffaaccee.. TThhee aabboovvee rroooomm tteemmppeerraattuurree,, lliimmiittiinngg tthhee mmaaxxii tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn mmiissmmaattcchh ccaann bbee mmiinnii mmuumm uussee tteemmppeerraattuurree ooff tthheessee ccoommppoossiitteess.. mmiizzeedd ssiinnccee PPllOOOO ggrraapphhiittee ffiibbeerrss hhaavvee aa ssmmaallll,, EEvveenn iiff ssttrreennggtthh iiss nnoott aa ccoonnssiiddeerraattiioonn,, tthhee nneeggaattiivvee ccooeeffffiicciieenntt ooff tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn aalluummiinnuumm wwiillll mmeelltt aatt tteemmppeerraattuurreess aabboovvee ((CCTTEE)),,1144 wwhhiillee ccooppppeerr hhaass aa mmuucchh llaarrggeerr,, 11SS 999933 KK.. ppoossiittiivvee CCTTEE.. VVaarryyiinngg tthhee ffiibbeerr oorriieennttaattiioonn aanndd vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerrss lleeaaddss ttoo aa EEvveenn tthhoouugghh ccooppppeerr hhaass aa hhiigghh ddeennssiittyy CCTTEE tthhaatt mmiinniimmiizzeess tthhee ssttrreesssseess iinn tthhee bbrraazzee ((88..9922 gg//cccc)),,ll11 tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv jjooiinntt.. iittyy ooff ccooppppeerr iiss vveerryy ggoooodd ccoommppaarreedd ttoo mmoosstt mmaatteerriiaallss.. TThhee pprriimmaarryy pprroobblleemm wwiitthh uussiinngg UUnnddeerr nnoorrmmaall ccoonnddiittiioonnss ggrraapphhiittee aanndd ccooppppeerr ffoorr aa rraaddiiaattoorr ffiinn mmaatteerriiaall iiss iittss llooww ccooppppeerr ddoo nnoott rreeaacctt aanndd ddoo nnoott ffoorrmm aannyy ddiiff 1166 ssttiiffffnneessss.. BBeerryylllliiuumm iiss oofftteenn ccoonnssiiddeerreedd ffoorr uussee ffuussiioonnaall bboonndd aaccrroossss tthhee iinntteerrffaaccee.. AAss aa iinn aaeerroossppaaccee aapppplliiccaattiioonnss bbeeccaauussee ooff iittss llooww rreessuulltt tthhee mmeecchhaanniiccaall llooaadd iiss ttrraannssffeerrrreedd ddeennssiittyy ((11..8855 ~~//cccc)) aanndd hhiigghh ssttiiffffnneessss aaccrroossss tthhee iinntteerrffaaccee bbyy ffrriiccttiioonn aanndd lliimmiitteedd ((330033..66 GGPPaa))..11 BBeeccaauussee ooff iittss llooww ddeennssiittyy,, tthhee mmeecchhaanniiccaall bboonnddiinngg.. TThhiiss iiss iimmppoorrttaanntt iinn ssppeecciiffiicc pprrooppeerrttiieess ooff bbeerryylllliiuumm aarree vveerryy hhiigghh.. tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn wwhheerree tthhee ssttrreesssseess ggeenneerr BBuutt,, aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1122,, tthhee ddeennssiittyy ccoommppeenn aatteedd ffrroomm tthhee CCTTEE mmiissmmaattcchh ccaann lleeaadd ttoo ssaatteedd tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff bbeerryylllliiuumm iiss sslliippppaaggee aatt tthhee iinntteerrffaaccee oorr yyiieellddiinngg ooff tthhee aaccttuuaallllyy lleessss tthhaann tthhaatt ooff GGrr//CCuu aabboovvee 445500 KK.. mmaattrriixx aass wwiillll bbee sseeeenn llaatteerr.. TTiittaanniiuumm aanndd nniioobbiiuumm aallllooyyss hhaavvee bbeeeenn PPrroodduuccttiioonn ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess pprrooppoosseedd aass hhiigghh tteemmppeerraattuurree ffiinn mmaatteerriiaallss ffoorr nnuucclleeaarr ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss rraaddiiaattoorr ffiinnss FFoorr tthhiiss ssttuuddyy PPllOOOO ppiittcchh--bbaasseedd ggrraapphh ooppeerraattiinngg aabboovvee 770000 KK wwhheerree tthhee uussee tteemmppeerraa iittee ffiibbeerrss wweerree sseelleecctteedd ffoorr tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ttuurree ooff BBee aanndd ootthheerr mmaatteerriiaallss ccuurrrreennttllyy aavvaaiill ggrraapphhiittee ffiibbeerr.. TThhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss ddeevveell 66 aabbllee iiss eexxcceeeeddeedd.. AAss ccaann bbee cclleeaarrllyy sseeeenn iinn ooppeedd aatt NNAASSAA LLeewwiiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 66 wwaass FFiigg.. 1122,, tthheeiirr ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess uusseedd ttoo pprroodduuccee tthhee ssaammpplleess tteesstteedd iinn tthhiiss aarree vveerryy llooww.. ssttuuddyy.. IInn tthhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss,, ggrraapphhiittee ffiibbeerrss ccooaatteedd wwiitthh ccooppppeerr aarree ppaasssseedd tthhrroouugghh aa GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess aarree bbeeiinngg ccoonnssiiddeerreedd sseerriieess ooff bbaatthhss ttoo rreemmoovvee ssuurrffaaccee ccoonnttaammiinnaa ffoorr aapppplliiccaattiioonnss wwiitthh ooppeerraattiinn~~ tteemmppeerraattuurreess ttiioonn aanndd wwoouunndd oonnttoo aa ddrruumm.. TThhee vvoolluummee aabboovvee 445500 KK.. PPrreevviioouuss wwoorrkkll hhaass sshhoowwnn tthhaatt ffrraaccttiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr wwaass ccoonnttrroolllleedd bbyy tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ccoommppoossiitteess iiss vvaarryyiinngg tthhee ccooaattiinngg tthhiicckknneessss oonn tthhee ffiibbeerrss.. AA aass ggoooodd oorr bbeetttteerr tthhaann ccooppppeerr.. TThhee ddyynnaammiicc tthhiinn llaayyeerr ooff ppuurree ccooppppeerr iiss aarrcc sspprraayyeedd oonnttoo mmoodduulluuss ooff PPllOOOO ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd tthhee ffiibbeerr ttoo pprroodduuccee aa mmoonnoottaappee ssuucchh aass tthhee ccoommppoossiitteess wwaass aallssoo ddeetteerrmmiinneedd ttoo bbee sslliigghhttllyy oonnee sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1133.. TThheessee mmoonnoo ttaappeess aarree oovveerr 330000 GGPPaa uupp ttoo 665500 KK.. TThhee ddeennssiittyy ooff eeaassiillyy hhaannddlleeaabbllee aanndd ccaann bbee pprreecciisseellyy llaaiidd uupp GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess ooff iinntteerreesstt rraannggee ffrroomm 44..55 iinn tthhee ddeessiirreedd aarrcchhiitteeccttuurree.. FFoouurr ttoo eeiigghhtt ttoo 55..55 gg//cccc ffoorr 6600 aanndd 4400 vvooll %% GGrr//CCuu ccoomm llaayyeerrss ooff mmoonnoottaappee wweerree uusseedd ttoo pprroodduuccee ssaamm ppoossiitteess,, rreessppeeccttiivveellyy.. TThhee ccoommbbiinnaattiioonn ooff hhiigghh pplleess uupp ttoo 110000 mmmm wwiiddee bbyy 220000 mmmm lloonngg bbyy tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy,, aanndd mmooddeerraattee ddeennssiittyy 11-- ttoo 22--mmmm--tthhiicckk ffoorr tteessttiinngg.. AAccttuuaall ffiibbeerr ggiivvee tthhee GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess ggrreeaatt ppootteennttiiaall ffoorr ccoonntteennttss ooff tthhee ssaammpplleess wwaass ddeetteerrmmiinneedd aafftteerr uussee aass ssppaaccee ppoowweerr rraaddiiaattoorr ffiinnss.. ccoonnssoolliiddaattiioonn ffrroomm ssppeecciiffiicc ggrraavviittyy 55 mmeeaassuurreemmeennttss.. TThhee ccoommppoossiitteess hhaavvee aa ggoooodd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess pprroodduucceedd bbyy tthhee aarrcc sspprraayy ddiissttrriibbuuttiioonn ooff ffiibbeerrss iinn tthhee mmaattrriixx.. GGoooodd pprroocceessss aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1166.. TThhee lloonnggiittuuddii ccoonnssoolliiddaattiioonn wwaass aacchhiieevveedd wwiitthh nneeww ggrraaiinn nnaall vvaalluueess ffaallll iinn aa rreellaattiivveellyy nnaarrrrooww bbaanndd bboouunnddaarriieess aanndd ttwwiinnss eexxtteennddiinngg aaccrroossss tthhee wwiitthh vvaalluueess nneeaarr tthhaatt ooff ccooppppeerr.. TThhiiss iiss pprriioorr ppaarrttiiccllee bboouunnddaarriieess ((FFiigg.. 1144)).. NNoo vvooiiddss bbeeccaauussee tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ffiibbeerrss wweerree oobbsseerrvveedd.. iinn tthhee ddiirreeccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerr aaxxiiss iiss nneeaarr tthhee vvaalluuee ffoorr ccooppppeerr.. TThheerreeffoorree rreeppllaacciinngg ccooppppeerr IInn aaddddiittiioonn ttoo tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall GGrr //CCuu wwiitthh ggrraapphhiittee ffiibbeerr ddooeess nnoott rreessuulltt iinn aa cchhaannggee ccoommppoossiitteess,, ccrroossss--pplliieedd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess iinn tthhee ccoommppoossiittee tthheerrmmaall ccoonndduuccttii vvii ttyy.. hhaavvee bbeeeenn pprroodduucceedd uussiinngg tthhee aarrcc sspprraayy pprroo cceessss.. TThheessee ccoommppoossiitteess ccoonnttaaiinn eeiigghhtt llaayyeerrss.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess ffoorr tthhee sshhoorrtt TThhee oouutteerr ffoouurr llaayyeerrss wweerree oorriieenntteedd ppaarraalllleell ttoo ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn aarree aallssoo pprreesseenntteedd iinn tthhee lleennggtthh ooff tthhee ppllaattee.. TThhiiss wwaass ddeeffiinneedd aass FFiigg.. 1166.. TThhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn ssaammpplleess tthhee lloonnggiittuuddiinnaall oorr 00°° ddiirreeccttiioonn.. TThhee iinnnneerr hhaavvee lloowweerr tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess aanndd sshhooww aa ffoouurr llaayyeerrss wweerree oorriieenntteedd ppeerrppeennddiiccuullaarr ttoo tthhee ddeeccrreeaassee iinn tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy wwiitthh iinnccrreeaass oouutteerr ffiibbeerrss aanndd ppaarraalllleell ttoo tthhee wwiiddtthh ooff tthhee iinngg ffiibbeerr ccoonntteenntt.. TThhee ddeeccrreeaassee iinn ccoonndduuccttiivv ppllaattee.. TThhiiss wwaass ddeeffiinneedd aass tthhee lloonngg ttrraannssvveerrssee iittyy iiss ccaauusseedd bbyy tthhee hhiigghhllyy aanniissoottrrooppiicc nnaattuurree oorr 9900°° ddiirreeccttiioonn.. SSaammpplleess wweerree ttaakkeenn ffrroomm ooff tthhee UUHHMM ggrraapphhiittee ffiibbeerrss.. IISS WWhhiillee tthhee tthheerr tthhiiss ppllaattee ffoorr tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn tteessttiinngg.. mmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ffiibbeerrss iinn tthhee aaxxiiaall ddiirreeccttiioonn iiss hhiigghh,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy iinn DDuuee ttoo tthhee aanniissoottrrooppyy iinn tthhee UUHHMM tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn iiss nneeaarr zzeerroo.. BBeeccaauussee ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerrss,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhiiss tthhee hheeaatt iiss ccoonndduucctteedd aallmmoosstt eexxcclluussiivveellyy tthhee ccoommppoossiitteess wwiillll ddiiffffeerr ggrreeaattllyy ddeeppeennddiinngg bbyy tthhee ccooppppeerr mmaattrriixx iinn tthhee ttrraannssvveerrssee ddiirreecc wwhheetthheerr tthhee hheeaatt ffllooww iiss ppaarraalllleell oorr ppeerrppeennddiicc ttiioonnss.. WWiitthh tthhee iinnttrroodduuccttiioonn ooff mmoorree ffiibbeerrss,, uullaarr ttoo tthhee ffiibbeerr aaxxiiss.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv tthhee ppaatthh lleennggtthh ffoorr tthhee hheeaatt ttoo ttrraavveell iinnccrreeaasseess iittyy wwaass tthheerreeffoorree tteesstteedd iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall,, aanndd tthhee tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy ddeeccrreeaasseess,, ddeeccrreeaass lloonngg ttrraannssvveerrssee,, aanndd sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreecc iinngg tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. ttiioonnss.. TThhee lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoommppoossiitteess iiss ddeeffiinneedd aass tthhee TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess ooff tthhee lloonngg ddiirreeccttiioonn ppaarraalllleell ttoo tthhee ffiibbeerr aaxxiiss.. TThhee lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wweerree aallssoo mmeeaassuurreedd.. TThhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn iiss tthhee wwiiddtthh ooff tthhee ppllaattee,, vvaalluueess wweerree 2255 ttoo 3355 WW //mmKK hhiigghheerr tthhaann tthhee aanndd tthhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn iiss tthhrroouugghh vvaalluueess ffoorr tthhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss.. tthhee tthhiicckknneessss ooff tthhee ppllaattee.. FFiigguurree ~~55 sshhoowwss TThhiiss ddiiffffeerreennccee iiss tthhee rreessuulltt ooff tthhee aarrcc sspprraayy tthhee tthhrreeee ddiirreeccttiioonnss.. FFiigguurree 1155 aallssoo sshhoowwss pprroocceessssiinngg.. IInn tthhee lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn hhooww aa ttyyppiiccaall ccoommppoossiittee ccoouulldd bbee aannggllee--pplliieedd tthheerree aarree tthhiinn llaayyeerrss ooff ccooppppeerr rriicchh mmaatteerriiaall ttoo iimmpprroovvee lloonngg ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess.. ddeeppoossiitteedd dduurriinngg tthhee aarrcc sspprraayyiinngg iinn tthhee ddiirreecc ttiioonn ooff tthhee hheeaatt ffllooww.. TThheessee llaayyeerrss aallllooww ffoorr TThheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tteessttiinngg wwaass ccoonn eeaassiieerr ddiiffffuussiioonn ooff tthhee hheeaatt tthhaann iinn tthhee sshhoorrtt dduucctteedd aatt tthhee TThheerrmmoopphhyyssiiccaall PPrrooppeerrttiieess ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn.. WWiitthh tthhee iinnccrreeaassee iinn RReesseeaarrcchh LLaabboorraattoorryy ((TTPPRRLL)) aatt PPuurrdduuee tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy 1177 UUnniivveerrssiittyy uussiinngg tthhee llaasseerr ffllaasshh tteecchhnniiqquuee.. llllllccrreeaasseess.. TThheerrmmaall eexxppaannssiioonn tteessttss iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall aanndd lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wweerree ccoonndduucctteedd FFoorr tthhee rreedduuccttiioonn ooff mmaassss iinn ssppaaccee oovveerr aa tteemmppeerraattuurree rraannggee ooff 229955 ttoo 11007733 KK ppoowweerr tthheerrmmaall mmaannaaggeemmeenntt ssyysstteemmss,, tthhee ddeenn uussiinngg aa NNeettzzsscchh ddiillaattoommeetteerr aatt NNAASSAA LLeewwiiss.. ssiittyy ddeeppeennddeenntt ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy iiss aa mmoorree iimmppoorrttaanntt ddeessiiggnn ccrriitteerriioonn tthhaann tthhee TThheerrmmaall CCoonndduuccttiivviittyy ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess aabbssoolluuttee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. TThhee eeffffeecctt ooff ffiibbeerr ccoonntteenntt oonn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall aanndd sshhoorrtt TThhee rreessuullttss ffrroomm tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv ttrraannssvveerrssee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess aatt iittyy tteessttiinngg ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd 880000 KK iiss pprreesseenntteedd iinn FFiigg.. 1177.. IInn tthhee 66 lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn,, tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall vveerrssee ddiirreeccttiioonn ccoommppaarreedd ttoo tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ccoommppoossiitteess iinnccrreeaasseess wwiitthh ccoommppoossiittee.. TThhee rreessuulltt iiss aa ccuurrvvee tthhaatt ppaarraalllleellss iinnccrreeaassiinngg vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff ffiibbeerr bbeeccaauussee ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ccuurrvvee wwiitthh tthhee ddeeccrreeaassee iinn ddeennssiittyy.. TThhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy vvaalluueess 2255 WW jjmmKK hhiigghheerr ccoonndduuccttiivviittyy iinn tthhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss iiss tthhaann tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall vvaalluueess.. iinnfflluueenncceedd mmoorree bbyy tthhee ddeeccrreeaassee iinn tthhee aabbssoo lluuttee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tthhaann tthhee ddeeccrreeaassee iinn TThheerrmmaall EExxppaannssiioonn ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess ddeennssiittyy.. AAss aa rreessuulltt,, tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ddeeccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg vvoolluummee TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss ooff tthhee uunniiddiirreecc ffrraaccttiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr.. HHoowweevveerr,, iitt iiss ttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess pprroo iimmppoorrttaanntt ttoo nnoottee tthhaatt tthhee ttrraannssvveerrssee tthheerrmmaall dduucceedd bbyy tthhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss aarree sshhoowwnn iinn ccoonndduuccttiivviittiieess ooff ccoommppoossiitteess wwiitthh 2200 ttoo FFiigg.. 1199.. PPuurree ccooppppeerr iiss aallssoo iinncclluuddeedd ffoorr ccoomm 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ffiibbeerrss rreettaaiinn mmoorree tthhaann ppaarriissoonn ppuurrppoosseess.. TThhee lloonngg ttrraannssvveerrssee tthheerr 5500 ppeerrcceenntt ooff tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy mmaall eexxppaannssiioonnss ffaallll iinn aa nnaarrrrooww bbaanndd tthhaatt iiss ooff ppuurree ccooppppeerr.. iinnddeeppeennddeenntt ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr vvoolluummee ffrraaccttiioonn.. TThhee vvaalluueess ooff tthhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee FFiigguurree 1177 aallssoo sshhoowwss tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoommppoossiitteess iiss ggrreeaatteerr tthhaann ppuurree ccooppppeerr.. NNoo ccoonndduuccttiivviittyy ffoorr BBee,, aa TTii--bbaasseedd aallllooyy,, aa ddiirreecctt eexxppeerriimmeennttaall ddaattaa iiss aavvaaiillaabbllee ffoorr tthhee NNbb--bbaasseedd aallllooyy,, aanndd aa ssuuppeerraallllooyy.. TTii--bbaasseedd CCTTEE ooff PPllOOOO ffiibbeerrss iinn tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn,, bbuutt aanndd NNbb--bbaasseedd aallllooyyss aarree ssuuggggeesstteedd ccaannddiiddaattee ddaattaa iiss aavvaaiillaabbllee ffoorr oorriieenntteedd ppyyrroollyyttiicc ((OOPP)) 22oo aallllooyyss ffoorr aapppplliiccaattiioonnss aabboovvee 770000 KK.. WWhhiillee ggrraapphhiittee.. OOPP ggrraapphhiittee hhaass aa CCTTEE ggrreeaatteerr tthhee ttrraannssvveerrssee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhaann ccooppppeerr iinn tthhee ddiirreeccttiioonn ooff tthhee cc aaxxiiss.. tthhee GGrrjjCCuu ccoommppoossiitteess iiss lleessss tthhaann ccooppppeerr aanndd TThhiiss iiss tthhee ddiirreeccttiioonn eeqquuiivvaalleenntt ttoo tthhee rraaddiiaall bbeerryylllliiuumm,, iitt iiss ssiiggnniiffiiccaannttllyy bbeetttteerr tthhaann ccoomm ddiirreeccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerr.. TThhee llaarrggeerr CCTTEE ooff tthhee ppeettiittiivvee ttiittaanniiuumm-- aanndd nniioobbiiuumm--bbaasseedd aallllooyyss ffiibbeerrss iinn tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn wwoouulldd lleeaadd ttoo aanndd ssuuppeerraallllooyyss.. EEvveenn iiff bbeerryylllliiuumm wweerree ttoo bbee iinnccrreeaasseedd tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss iinn tthhee lloonngg ccoonnssiiddeerreedd ffoorr uussee aatt tthhiiss tteemmppeerraattuurree,, GGrrjjCCuu ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss aass sseeeenn iinn tthhee rreessuullttss.. ccoommppoossiitteess wwiitthh mmoorree tthhaann 3355 vvooll %% ggrraapphhiittee ffiibbeerrss hhaavvee hhiigghheerr ssppeecciiffiicc lloonnggiittuuddiinnaall tthheerrmmaall TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss ooff tthhee GGrrjjCCuu ccoonndduuccttiivviittiieess tthhaann bbeerryylllliiuumm,, mmaakkiinngg tthheemm aa ccoommppoossiitteess iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn sshhoowwnn bbeetttteerr cchhooiiccee.. iinn FFiigg.. 1199 aarree bbeettwweeeenn tthhee vvaalluueess ffoorr ccooppppeerr aanndd PPllOOOO GGrr ffiibbeerrss.. TThhee ccuurrvveess aallssoo sshhooww aa IInn mmoosstt aapppplliiccaattiioonnss tthhee ccoommppoossiitteess nneeeedd rraatthheerr uunniiqquuee bbeehhaavviioorr.. AAss ttyyppiiffiieedd bbyy tthhee ttoo bbee aannggllee-- oorr ccrroossss--pplliieedd ttoo pprroovviiddee tthhee ccooppppeerr ccuurrvvee,, tthhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff mmoosstt ddeessiirreedd pprrooppeerrttiieess.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy mmaatteerriiaallss iinnccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg tteemmppeerraa ooff aa ccrroossss--pplliieedd 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppoossiittee ttuurree.. FFoorr tthhee 2200 vvooll %% GGrr//CCuu ccoommppoossiittee,, tthhee hhaavviinngg aann eeqquuaall nnuummbbeerr ooff 00°° aanndd 9900°° pplliieess iiss tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ccuurrvvee iiss nneeaarrllyy ppaarraalllleell ttoo sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1188.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tthhee ccooppppeerr ccuurrvvee bbuutt aatt aa lloowweerr vvaalluuee.. TThhee ooff aa uunniiddiirreeccttiioonnaall 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppooss lloowweerr tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee GGrr//CCuu ccoomm iittee iiss aallssoo sshhoowwnn ffoorr ccoommppaarriissoonn.. TThhee rruullee ooff ppoossiitteess wwaass eexxppeecctteedd ssiinnccee tthhee ccoonnttrraaccttiioonn ooff mmiixxttuurreess wwoouulldd pprreeddiicctt tthhaatt tthhee lloonnggiittuuddiinnaall tthhee ffiibbeerrss dduurriinngg hheeaattiinngg wwoouulldd rreessttrraaiinn tthhee aanndd lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wwoouulldd hhaavvee aa ccooppppeerr mmaattrriixx.. WWhhaatt wwaass nnoott eexxppeecctteedd wwaass tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy eeqquuaall ttoo tthhee aavveerraaggee ooff tthhee sshhaappee ooff tthhee ootthheerr ccuurrvveess.. tthhee vvaalluueess ffoorr tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoommppoossiittee wwhhiicchh iiss tthhee oobbsseerrvveedd bbeehhaavviioorr.. TThhee 3300 aanndd 4400 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppooss iitteess iinniittiiaallllyy bbeehhaavvee lliikkee tthhee ccooppppeerr aanndd TThhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv 2200 vvooll %% ggrraapphhiittee ccuurrvveess.. TThhee tthheerrmmaall eexxppaann iittyy ooff tthhee ccrroossss--pplliieedd ccoommppoossiittee iiss aallssoo sshhoowwnn ssiioonn iinnccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg tteemmppeerraattuurree.. iinn FFiigg.. 1188.. TThhee ssaammpplleess aappppaarreennttllyy hhaavvee aa AAtt hhiigghheerr tteemmppeerraattuurreess tthhee 3300 aanndd 4400 vvooll %% hhiigghheerr tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy iinn tthhee sshhoorrtt ttrraannss-- ggrraapphhiittee ccuurrvveess ddeevviiaattee nneeggaattiivveellyy ffrroomm lliinneeaarr.. 77

ebook img

NASA Technical Reports Server (NTRS) 19910019984: Advanced materials for space nuclear power systems PDF

21 Pages·12.1 MB·English
by  NASA Technical Reports Server (NTRS)
#additional_collections #NASA_NTRS_Archive
Save to my drive
Quick download
Download
Upgrade Premium
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview NASA Technical Reports Server (NTRS) 19910019984: Advanced materials for space nuclear power systems

II""-- -- -- -- -- ---- ---- -- ------ -- II II DDOOEEIINNAASSAAll1166331100--1166 NNAASSAA TTMM--110055117711 II AAIIMM--9911--33553300 II AAddvvaanncceedd MMaatteerriiaallss ffoorr SSppaaccee NNuucclleeaarr PPoowweerr SSyysstteemmss RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii LL.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr aanndd DDaavviidd LL.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 WWoorrkk ppeerrffoorrmmeedd ffoorr UU..SS.. DDEEPPAARRTTMMEENNTT OOFF EENNEERRGGYY OOffffiiccee ooff NNuucclleeaarr EEnneerrggyy PPrreeppaarreedd ffoorr tthhee CCoonnffeerreennccee oonn AAddvvaanncceedd SSppaaccee EExxpplloorraattiioonn IInniittiiaattiivvee TTeecchhnnoollooggiieess ccoossppoonnssoorreedd bbyy tthhee AAIIMM,, NNAASSAA,, aanndd OOAAII CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, SSeepptteemmbbeerr 44--66,,11999911 DDIISSCCLLAAIIMMEERR TThhiiss rreeppoorrtt wwaass pprreeppaarreedd aass aann aaccccoouunntt ooff wwoorrkk ssppoonnssoorreedd bbyy aann aaggeennccyy ooff tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt.. NNeeiitthheerr tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt nnoorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff,, nnoorr aannyy ooff tthheeiirr eemmppllooyyeeeess,, mmaakkeess aannyy wwaarrrraannttyy,, eexxpprreessss oorr iimmpplliieedd,, oorr aassssuummeess aannyy lleeggaall lliiaabbiilliittyy oorr rreessppoonnssiibbiilliittyy ffoorr tthhee aaccccuurraaccyy,, ccoommpplleetteenneessss,, oorr uusseeffuullnneessss ooff aannyy iinnffoorrmmaattiioonn,, aappppaarraattuuss,, pprroodduucctt,, oorr pprroocceessss ddiisscclloosseedd,, oorr rreepprreesseennttss tthhaatt iittss uussee wwoouulldd nnoott iinnffrriinnggee pprriivvaatteellyy oowwnneedd rriigghhttss.. RReeffeerreennccee hheerreeiinn ttoo aannyy ssppeecciiffiicc ccoommmmeerrcciiaall pprroodduucctt,, pprroocceessss,, oorr sseerrvviiccee bbyy ttrraaddee nnaammee,, ttrraaddeemmaarrkk,, mmaannuuffaaccttuurreerr,, oorr ootthheerrwwiissee,, ddooeess nnoott nneecceessssaarriillyy ccoonnssttiittuuttee oorr iimmppllyy iittss eennddoorrsseemmeenntt,, rreeccoommmmeennddaattiioonn,, oorr ffaavvoorriinngg bbyy tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt oorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff.. TThhee vviieewwss aanndd ooppiinniioonnss ooff aauutthhoorrss eexxpprreesssseedd hheerreeiinn ddoo nnoott nneecceessssaarriillyy ssttaattee oorr rreefflleecctt tthhoossee ooff tthhee UUnniitteedd SSttaatteess GGoovveerrnnmmeenntt oorr aannyy aaggeennccyy tthheerreeooff.. PPrriinntteedd iinn tthhee UUnniitteedd SSttaatteess ooff AAmmeerriiccaa AAvvaaiillaabbllee ffrroomm NNaattiioonnaall TTeecchhnniiccaall IInnffoorrmmaattiioonn SSeerrvviiccee UU..SS.. DDeeppaarrttmmeenntt ooff CCoommmmeerrccee 55228855 PPoorrtt RRooyyaall RRooaadd SSpprrii nnggffiieelldd,, VVAA 2222116611 NNTTIISS pprriiccee ccooddeess11 PPrriinntteedd ccooppyy:: MMiiccrrooffiicchhee ccooppyy:: AA0033 11CCooddeess aarree uusseedd ffoorr pprriicciinngg aallll ppuubblliiccaattiioonnss.. TThhee ccooddee iiss ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee nnuummbbeerr ooff ppaaggeess iinn tthhee ppuubblliiccaattiioonn.. IInnffoorrmmaattiioonn ppeerrttaaiinniinngg ttoo tthhee pprriiCCiinngg ccooddeess ccaann bbee ffoouunndd iinn tthhee ccuurrrreenntt iissssuueess ooff tthhee ffoolllloowwiinngg ppuubblliiccaattiioonnss,, wwhhiicchh aarree ggeenneerraallllyy aavvaaiillaabbllee iinn mmoosstt lliibbrraarriieess:: EEnneerrggyy RReesseeaarrcchh AAbbssttrraaccttss ((EERRAA)):: GGoovveerrnnmmeenntt RReeppoorrttss AAnnnnoouunncceemmeennttss aanndd IInnddeexx ((GGRRAA aanndd II));; SScciieennttiiffiicc aanndd TTeecchhnniiccaall AAbbssttrraacctt RReeppoorrttss ((SSTTAARR)):: aanndd ppuubblliiccaattiioonn,, NNTTIISS--PPRR--336600 aavvaaiillaabbllee ffrroomm NNTTIISS aatt tthhee aabboovvee aaddddrreessss.. -- -------- -- -------- DDOOEEIINNAASSAAll1166331100--1166 NNAASSAA TTMM--110055117711 AAIIMM--9911 --33553300 AAddvvaanncceedd MMaatteerriiaallss ffoorr SSppaaccee NNuucclleeaarr PPoowweerr SSyysstteemmss RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii LL.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444113355 aanndd DDaavviidd LL.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 WWoorrkk ppeerrffoorrmmeedd ffoorr UU..SS.. DDEEPPAARRTTMMEENNTT OOFF EENNEERRGGYY OOffffiiccee ooff NNuucclleeaarr EEnneerrggyy WWaasshhiinnggttoonn,, DD..CC.. 2200554455 UUnnddeerr IInntteerraaggeennccyy AAggrreeeemmeenntt DDEE--AAII0033--8866SSFF11663311 00 PPrreeppaarreedd ffoorr tthhee CCoonnffeerreennccee oonn AAddvvaanncceedd SSppaaccee EExxpplloorraattiioonn IInniittiiaattiivvee TTeecchhnnoollooggiieess ccoossppoonnssoorreedd bbyy tthhee AAIIMM,, NNAASSAA,, aanndd OOAAII CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, SSeepptteemmbbeerr 44--66,, 11999911 II II AADDVVAANNCCEEDD MMAATTEERRIIAALLSS FFOORR SSPPAACCEE NNUUCCLLEEAARR PPOOWWEERR SSYYSSTTEEMMSS RRoobbeerrtt HH.. TTiittrraann aanndd TToonnii 11.. GGrroobbsstteeiinn NNaattiioonnaall AAeerroonnaauuttiiccss aanndd SSppaaccee AAddmmiinniissttrraattiioonn LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444113355 aanndd DDaavviidd 11.. EElllliiss CCaassee WWeesstteerrnn RReesseerrvvee UUnniivveerrssiittyy CClleevveellaanndd,, OOhhiioo 4444110066 AAbbssttrraacctt hheeaatt rreejjeeccttiioonn ssyysstteemm.. SSiinnccee mmaaxxiimmuumm ssppeeccii ffiicc ppoowweerr iiss aa kkeeyy ggooaall ooff aallll ppoowweerr ssyysstteemmss,, RReesseeaarrcchh oonn mmoonnoolliitthhiicc rreeffrraaccttoorryy mmeettaall tthhee mmaaiinn ddeessiiggnn rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr aallll tthheessee aallllooyyss aanndd oonn mmeettaall mmaattrriixx ccoommppoossiitteess iiss ssyysstteemmss iinncclluuddee hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ooppeerraattiioonn bbeeiinngg ccoonndduucctteedd aatt tthhee NNAASSAA LLeewwiiss RReesseeaarrcchh aanndd mmiinniimmuumm ssyysstteemm mmaassss.. CCeenntteerr,, CClleevveellaanndd,, OOhhiioo,, iinn ssuuppppoorrtt ooff aaddvvaanncceedd ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss.. TThhee oovveerraallll RReesseeaarrcchh oonn rreeffrraaccttoorryy mmeettaallss aanndd mmeettaall pphhiilloossoopphhyy ooff tthhee rreesseeaarrcchh iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd mmaattrriixx ccoommppoossiitteess iiss bbeeiinngg ccoonndduucctteedd aatt tthhee cchhaarraacctteerriizzee nneeww hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ppoowweerr NNAASSAA LLeewwiiss RReesseeaarrcchh CCeenntteerr,, CClleevveellaanndd,, ccoonnvveerrssiioonn aanndd rraaddiiaattoorr mmaatteerriiaallss aanndd ttoo OOhhiioo iinn ssuuppppoorrtt ooff aaddvvaanncceedd ssppaaccee ppoowweerr aanndd pprroovviiddee ssppaacceeccrraafftt ddeessiiggnneerrss wwiitthh mmaatteerriiaall pprrooppuullssiioonn ssyysstteemmss.. TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff tthhiiss sseelleeccttiioonn ooppttiioonnss aanndd ddeessiiggnn iinnffoorrmmaattiioonn.. rreesseeaarrcchh iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd cchhaarraacctteerriizzee nneeww RReesseeaarrcchh oonn tthhrreeee ccaannddiiddaattee mmaatteerriiaallss hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ppoowweerr ccoonnvveerrssiioonn aanndd rraaddiiaa ((ccaarrbbiiddee ssttrreennggtthheenneedd nniioobbiiuumm aallllooyy PPWWCC--llll ttoorr mmaatteerriiaallss ttoo pprroovviiddee ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm ffoorr ffuueell ccllaaddddiinngg,, ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd ddeessiiggnneerrss wwiitthh ddeessiiggnn iinnffoorrmmaattiioonn aanndd mmaattee ccooppppeerr mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((GGrr//CCuu)) ffoorr hheeaatt rriiaall sseelleeccttiioonn ooppttiioonnss.. RRaatthheerr tthhaann ddeevveellooppiinngg rreejjeeccttiioonn ffiinnss,, aanndd ttuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd mmaatteerriiaallss ffoorr aa ppaarrttiiccuullaarr mmiissssiioonn,, wwee aarree nniioobbiiuumm mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW IINNbb)) ffoorr ffuueell aatttteemmppttiinngg ttoo aannttiicciippaattee nneeeeddss aanndd ddeevveelloopp ccoonnttaaiinnmmeenntt aanndd ssttrruuccttuurraall ssuuppppoorrttss)) ccoonnssiidd ggeenneerraallllyy aapppplliiccaabbllee mmaatteerriiaallss ffoorr ffuuttuurree eerreedd ffoorr ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm aapppplliicc~~ttiioonnss iiss aapppplliiccaattiioonnss.. ddiissccuusssseedd.. EEaacchh ooff tthheessee ttyyppeess ooff mmaatteerriiaallss ooffffeerrss uunniiqquuee aaddvvaannttaaggeess ffoorr ssppaaccee ppoowweerr TThhee ffoolllloowwiinngg oovveerrvviieeww wwiillll ddiissccuussss aapppplliiccaattiioonnss.. rreesseeaarrcchh oonn ccaarrbbiiddee ssttrreennggtthheenneedd nniioobbiiuumm aallllooyyss aanndd ttwwoo ccaannddiiddaattee mmeettaall mmaattrriixx ccoomm IInnttrroodduuccttiioonn ppoossiitteess ((MMMMCC''ss)).. SSppeecciiffiiccaallllyy wwee wwiillll ccoovveerr oonn--ggooiinngg rreesseeaarrcchh oonn tthhee tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aanndd TThhee iinnccrreeaassiinngg ssiizzee aanndd ccoommpplleexxiittyy ooff ccrreeeepp ssttrreennggtthh ooff nniioobbiiuumm--zziirrccoonniiuumm--ccaarrbboonn ssppaaccee--bbaasseedd hhaarrddwwaarree aanndd aaddvvaanncceedd lluunnaarr aanndd ((NNbb--ZZrr--CC)) aallllooyyss ffoorr ffuueell ccllaaddddiinngg,, tthhee ccrreeeepp ppllaanneettaarryy mmiissssiioonnss mmaannddaatteess iinnccrreeaasseedd ppoowweerr ssttrreennggtthh ooff ttuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd nniioobbiiuumm ssyysstteemm nneeeeddss.. TThhee ddeevveellooppmmeenntt ooff aaddvvaanncceedd mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW IINNbb)) ffoorr aaddvvaanncceedd ssyyss ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss iiss aa ccrriittiiccaall eennaabblliinngg tteemmss ffuueell ccllaaddddiinngg aanndd hhiigghh tteemmppeerraattuurree tteecchhnnoollooggyy.. AAlltthhoouugghh sseevveerraall ddiiffffeerreenntt ppoowweerr ssttrruuccttuurreess,, aanndd tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy aanndd ssyysstteemmss aarree uunnddeerr ccoonnssiiddeerraattiioonn,, tthheeyy aallll sshhaarree tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd tthhee ssaammee ccoommmmoonn ffeeaattuurreess wwhhiicchh iinncclluuddee aa ccooppppeerr mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((GGrr//CCuu)) ffoorr hheeaatt hheeaatt ssoouurrccee,, aa ppoowweerr ccoonnvveerrssiioonn ssyysstteemm,, aanndd aa rreejjeeccttiioonn rraaddiiaattoorr ffiinnss.. -------- -------- cc------------"" .... ~~---------- RReesseeaarrcchh aanndd DDiissccuussssiioonn aallllooyy hhaass bbeeeenn aattttrriibbuutteedd ttoo tthhee pprreesseennccee ooff aa vveerryy ffiinnee pprreecciippiittaattee ooff ((ZZrr,,NNbb))CC rraannggiinngg iinn RReeffrraaccttoorryy MMeettaall AAllllooyyss TTeecchhnnoollooggyy ssiizzee ffrroomm ssuubbmmiiccrroonn ttoo aabboouutt 1100 JJ..LLmm iinn 44 ddiiaammeetteerr.. ,,55 IInn tthhee aass--rroolllleedd aanndd aannnneeaalleedd TThhee SSPP--II0000 ssppaaccee nnuucclleeaarr rreeaaccttoorr pprroo ccoonnddiittiioonnss,, tthhee PPWWCC--1111 mmiiccrroossttrruuccttuurree pprree ggrraamm sseelleecctteedd tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy aass tthhee ddoommiinnaannttllyy ccoonnssiissttss ooff rreellaattiivveellyy ccooaarrssee nnuucclleeaarr aasssseemmbbllyy tteesstt ((NNAATT)) mmaatteerriiaall ffoorr tthhee ((>>11 JJLLmm)) oorrtthhoorroommbbiicc ccaarrbbiiddeess ooff NNbb CC.. PPrroo 22 ggrroouunndd eennggiinneeeerriinngg ssyysstteemm.. NNAASSAA iinn ccoonncceerrtt lloonngg eexxppoossuurree ooff tthhee mmaatteerriiaall ttoo eelleevvaatteedd wwiitthh GGeenneerraall EElleeccttrriicc--SSaann JJoossee OOppeerraattiioonnss,, tteemmppeerraattuurreess wwiitthh oorr wwiitthhoouutt aann aapppplliieedd OOaakk RRiiddggee NNaattiioonnaall LLaabboorraattoorryy,, aanndd WWeesstt ssttrreessss ggiivveess rriissee ttoo tthhee ccoonnvveerrssiioonn ooff NNbb CC 22 iinngghhoouussee CCoorrppoorraattiioonn iiss ccoonndduuccttiinngg aa sseerriieess ooff ppaarrttiicclleess ttoo ffiinnee ffaaccee--cceenntteerreedd ccuubbiicc ccaarrbbiiddeess ooff ssttuuddiieess ttoo ddeeffiinnee tthhee tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aanndd ZZrr aanndd NNbb,, vveerryy ffiinneellyy ddiissttrriibbuutteedd tthhrroouugghhoouutt ccrreeeepp bbeehhaavviioorr ooff tthhiiss aallllooyy.. TThheessee ssttuuddiieess tthhee mmaattrriixx.. TThhee ((ZZrr,,NNbb))CC ccaarrbbiiddeess hhaavvee aa hhaavvee sshhoowwnn tthhaatt tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy hhaass mmaarr llaattttiiccee ppaarraammeetteerr rraannggiinngg ffrroomm aabboouutt 00..445588 ttoo ggiinnaall ssttrreennggtthh ttoo mmeeeett tthhee ddeessiiggnn rreeqquuiirreemmeennttss 00..446688 nnmm wwiitthh aann aaccccoommppaannyyiinngg ZZrr::NNbb rraattiioo ooff 77 ttoo 1100 yyeeaarrss,, 11335500 KK,, 22--ppeerrcceenntt ccrreeeepp ooff aabboouutt 7700::3300.. TThhee cchhaarraacctteerriizzaattiioonn ooff tthhee ssttrreennggtthh ffoorr tthhee SSPP--llOOOO rreeaaccttoorr ssyysstteemm.. TToo pprreecciippiittaatteess iinn PPWWCC--llll iiss ggiivveenn iinn TTaabbllee II.. iimmpprroovvee tthhee NNbb--ll %%ZZrr aallllooyy,, ssuucchh tthhiinnggss aass aa TThheessee ffiinnee ppaarrttiicclleess pprroovviiddee eexxcceelllleenntt mmiiccrroo llaarrggee ggrraaiinn ssiizzee mmiiccrroossttrruuccttuurree ((8800 JJLLmm)) aalloonngg ssttrruuccttuurree ssttaabbiilliittyy aanndd eexxcceelllleenntt ccrreeeepp ssttrreennggtthh wwiitthh mmiinnoorr aaddddiittiioonnss ((iinn tthhee ppaarrttss ppeerr mmiilllliioonn aatt tteemmppeerraattuurreess aass hhiigghh aass 11335500 KK.. UUssiinngg tthhee rraannggee)) ooff ccaarrbboonn,, nniittrrooggeenn,, ttaannttaalluumm,, aanndd OOrrrr--SShheerrbbyy--DDoorrnn66 ppaarraammeetteerr,, 11-- aanndd 22--ppeerrcceenntt ttuunnggsstteenn aarree bbeeiinngg eexxpplloorreedd.. AAnn aalltteerrnnaattee ccrreeeepp ssttrraaiinn wwaass tteemmppeerraattuurree ccoommppeennssaatteedd aapppprrooaacchh iiss tthhee ddeevveellooppmmeenntt aanndd eevvaalluuaattiioonn ooff aanndd ccoorrrreellaatteedd wwiitthh tthhee aapppplliieedd ssttrreessss ((FFiigg.. 33)).. aa hhiigghheerr ssttrreennggtthh aallllooyy tthhaatt wwiillll ssttiillll mmeeeett tthhee BBaasseedd oonn tthhee ccrreeeepp tteessttss ccoonndduucctteedd ttoo ddaattee,, lliiqquuiidd mmeettaall ccoommppaattiibbiilliittyy rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr pprroojjeeccttiioonnss hhaavvee bbeeeenn mmaaddee ffoorr tthhee rreellaattiivvee SSPP--II0000.. WWee hhaavvee sseelleecctteedd aann aallllooyy ssiimmiillaarr ttoo ssttrreessss ttoo lliimmiitt ccrreeeepp ssttrraaiinn ttoo 22--ppeerrcceenntt iinn aa PPWWCC--1111,, wwhhiicchh iiss tthhee nnoommiinnaall NNbb--ll%%ZZrr ccoomm 77--yyeeaarr ttiimmee ffrraammee aanndd ccoommppaarreedd ttoo tthhee ddeessiiggnn ppoossiittiioonn bbuutt ccoonnttaaiinniinngg ccaarrbboonn aaddddiittiioonnss uupp ttoo rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr SSPP--II0000.. TThhee rreessuullttss aarree 00..1111 ppeerrcceenntt..II--33 CCrreeeepp tteessttss oonn mmaatteerriiaall ccoonn sshhoowwnn iinn FFiigg.. 44.. PPWWCC--llll iiss aa ffaaccttoorr ooff ffoouurr ttaaiinniinngg ffrroomm 00..0066 ttoo 00..1111 %%CC iinnddiiccaattee tthhaatt tthhiiss ttiimmeess ssttrroonnggeerr tthhaann tthhee NNbb--ll %%ZZrr tteesstteedd ((2211 ttoo aallllooyy sshhoouulldd ppoosseessss rreeqquuiirreedd ccrreeeepp ssttrreennggtthh 55 MMPPaa aatt 11335500 KK)) oovveerr tthhee SSPP--II0000 ddeessiiggnn aanndd mmiiccrroossttrruuccttuurraall tthheerrmmaall ssttaabbiilliittyy aatt ccoonn tteemmppeerraattuurree rraannggee ooff 11335500 ttoo 11338800 KK aanndd ddiittiioonnss bbeelliieevveedd ttoo bbee ssiimmiillaarr ttoo tthhoossee eennccoouunn aaffffoorrddss eexxcceelllleenntt ggrroowwtthh ppootteennttiiaall oovveerr tthhee tteerreedd iinn SSPP--IIOOOO ffuueell ppiinn ccllaaddddiinnggss.. BBootthh pprreesseenntt SSPP--II0000 ddeessiiggnn ccrriitteerriioonn.. NNbb--ll%%ZZrr aanndd PPWWCC--1111 aarree bbeeiinngg tteesstteedd aatt 11335500 KK aanndd ssttrreessss lleevveellss ooff 1100 aanndd 3344..55 MMPPaa.. RReeffrraaccttoorryy MMeettaall CCoommppoossiitteess TTeecchhnnoollooggyy WWiitthh tteesstt ddaattaa iinn eexxcceessss ooff 3344 000000 hh,, aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 11,, PPWWCC--1111 ccoonnttaaiinniinngg oonnllyy 00..006622%%CC TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff tthhiiss ppaarrtt ooff oouurr pprroo eexxhhiibbiitteedd eesssseennttiiaallllyy nnoo ccrreeeepp ddeeffoorrmmaattiioonn ggrraamm iiss ttoo ddeevveelloopp aanndd cchhaarraacctteerriizzee rreeffrraaccttoorryy wwhhiillee tthhee NNbb--ll%%ZZrr rreeaacchheedd II--ppeerrcceenntt ccrreeeepp iinn mmeettaall ccoommppoossiitteess ffoorr ffuuttuurree ssppaaccee ppoowweerr ssyyss 1111 000000 hhaanndd 22--ppeerrcceenntt ccrreeeepp iinn 1188 880000 hh.. tteemmss wwhheerree rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr sseevveerraall hhuunnddrreedd PPWWCC--llll wwiitthh 00..1100%%CC hhaass eevveenn bbeetttteerr ccrreeeepp kkiilloowwaattttss ttoo mmeeggaawwaattttss ooff eelleeccttrriicciittyy wwiillll nneeeedd ssttrreennggtthh aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 22.. TTeessttss aatt 11335500 KK ttoo bbee mmeett.. CCuurrrreennttllyy,, mmoonnoolliitthhiicc nniioobbiiuumm aanndd 3344..55 MMppaa cclleeaarrllyy ddeemmoonnssttrraattee tthhee ccrreeeepp bbaasseedd aallllooyyss ssuucchh aass NNbb--ll%%ZZrr aanndd PPWWCC--1111 ssttrreennggtthh ssuuppeerriioorriittyy ooff tthhee 00..1100%%CC PPWWCC--1111 aarree ssppeecciiffiieedd ffoorr ccoommppoonneennttss iinn tthhee ppoowweerr aallllooyy ttoo PPWWCC--llll ccoonnttaaiinniinngg oonnllyy 00..006622%%CC.. ccoonnvveerrssiioonn ssyysstteemm ooff ssppaaccee nnuucclleeaarr ppoowweerr ssyysstteemmss.. TTuunnggsstteenn ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd nniioobbiiuumm TThhee hhiigghh--tteemmppeerraattuurree ((00..55TTmm)) ccrreeeepp mmeettaall--mmaattrriixx ccoommppoossiitteess ((WW //NNbb)) aarree bbeeiinngg ssttrreennggtthh ooff PPWWCC--1111,, rreellaattiivvee ttoo tthhee oorrddeerr ooff ccoonnssiiddeerreedd ffoorr ffuuttuurree aapppplliiccaattiioonnss wwhheerree hhiigghheerr mmaaggnniittuuddee lloowweerr ccaarrbboonn ccoonntteenntt NNbb--ll %%ZZrr tteemmppeerraattuurree aanndd hhiigghheerr ssttrreessss ccoonnddiittiioonnss mmaayy 22 -- -- ---------------------- -------- -------- ---------------- -------- ------ eexxiisstt ttoo rreeaacchh tthheessee hhiigghheerr ppoowweerr rreeqquuiirree lliiqquuiidd mmeettaall wwiillll lleeaacchh iitt oouutt.. TThhee lliitthhiiuumm ccaann mmeennttss.. WW //NNbb ccoommppoossiitteess ooffffeerr ppootteennttiiaall ffoorr eevveennttuuaallllyy ppeerrmmeeaattee tthhee eennttiirree tthhiicckknneessss ooff tthhee hhiigghh tteennssiillee aanndd ccrreeeepp ssttrreennggtthh aapppplliiccaattiioonnss uupp ccoonnttaaiinneerr rreessuullttiinngg iinn ""wweeeeppiinngg"" oonn tthhee oouutteerr ttoo 11770000 KK.. 77,,88 wwaallll ssuurrffaaccee..99 TThhee zziirrccoonniiuumm ttiieess uupp tthhee ooxxyyggeenn aanndd kkeeeeppss iitt iinn tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx.. WW //NNbb ccoommppoossiitteess wweerree ffaabbrriiccaatteedd bbyy tthhee LLeewwiissttaatteenntteedd aarrcc--sspprraayy mmoonnoottaappee tteecchh OOnnee cchhaalllleennggee iinn tthhee uussee ooff tthheessee mmaatteerrii nniiqquuee.. TThhiiss pprroocceessss,, sscchheemmaattiizzeedd iinn FFiigg.. 55,, aallss iiss tthhee ppoossssiibbllee ddeeggrraaddaattiioonn iinn pprrooppeerrttiieess ccoonnssiissttss ooff wwrraappppiinngg tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ffiibbeerrss oonn aa aafftteerr lloonngg ttiimmeess aatt eelleevvaatteedd tteemmppeerraattuurree dduuee ddrruumm,, ppllaacciinngg tthhee ddrruumm iinn aann aaiirr--ttiigghhtt ttoo iinntteerrddiiffffuussiioonn bbeettwweeeenn tthhee ffiibbeerr aanndd mmaattrriixx.. cchhaammbbeerr,, eevvaaccuuaattiinngg tthhee cchhaammbbeerr,, aanndd bbaacckk SSiinnccee iinntteerrddiiffffuussiioonn bbeettwweeeenn ttuunnggsstteenn aanndd ffiilllliinngg iitt wwiitthh aarrggoonn.. NNeexxtt,, wwiirreess ooff tthhee nniioobbiiuumm rreessuullttss iinn aa ccoonnttiinnuuoouuss ssoolliidd ssoolluuttiioonn,, mmaattrriixx ccoommppoossiittiioonn aarree bbrroouugghhtt ttooggeetthheerr iinn iitt iiss nnoott aa ccaattaassttrroopphhiicc pprroocceessss.. IItt mmaayy,, hhooww tthhee aarrcc--sspprraayy gguunn,, aann aarrcc iiss ssttrruucckk bbeettwweeeenn eevveerr,, ccaauussee rreeccrryyssttaalllliizzaattiioonn ooff tthhee ttuunnggsstteenn tthheemm,, aanndd pprreessssuurriizzeedd aarrggoonn bblloowwss tthhee mmoolltteenn ffiibbeerr wwhhiicchh wwoouulldd rreedduuccee tthhee ssttrreennggtthh ooff tthheessee mmaattrriixx ccoovveerriinngg tthhee ffiibbeerrss;; tthhee rreessuullttiinngg ssttrruucc ffiibbeerrss.. TThhee pprroojjeecctteedd lliiffee ((ggrreeaatteerr tthhaann ttuurree iiss aa UUmmoonnoottaappee"" ccoonnssiissttiinngg ooff oonnee llaayyeerr 6600000000 hh)) aanndd tteemmppeerraattuurree ((uupp ttoo 11770000 KK)) ooff ffiibbeerrss iinn aa mmaattrriixx.. LLaayyeerrss ooff mmoonnoottaappeess rreeqquuiirreemmeennttss ffoorr tthhee ccoommppoossiitteess ccoouulldd rreessuulltt tthheenn ccaann bbee hhoott pprreesssseedd oorr hhoott iissoossttaattiiccaallllyy iinn aa rreedduuccttiioonn iinn ccrreeeepp ssttrreennggtthh ooff tthhee WW //NNbb pprreesssseedd ((HHIIPP))'' pprroodduucciinngg aa ffuullllyy ddeennssiiffiieedd ccoommppoossiitteess dduurriinngg sseerrvviiccee.. ccoonnssoolliiddaatteedd ssttrruuccttuurree wwiitthh nneegglliiggiibbllee ffiibbeerr//mmaattrriixx iinntteerrffaacciiaall rreeaaccttiioonn ((FFiigg.. 66)).. AA ccoommppaarriissoonn ooff tthhee mmiinniimmuumm ccrreeeepp CCoommppoossiittee ppaanneellss ccaann bbee ffaabbrriiccaatteedd wwiitthh aann rraatteess ooff tthhee ccoommppoossiitteess tteesstteedd aatt 11440000 aanndd iinnffiinniittee rraannggee ooff aannggllee--pplliieess uussiinngg tthhiiss tteecchh 11550000 KK wwiitthh tthhaatt ffoorr tthhee aarrcc--sspprraayyeedd nniioobbiiuumm nniiqquuee.. IInn aaddddiittiioonn,, ttuubbiinngg ccaann bbee ffaabbrriiccaatteedd mmoonnoolliitthhiicc mmaatteerriiaall tteesstteedd aatt 11440000 KK iiss mmaaddee uussiinngg tthheessee mmoonnoottaappeess iinn ccoonnjjuunnccttiioonn wwiitthh iinn FFiigg.. 99.. IItt iiss eevviiddeenntt tthhaatt tthhee ccoommppoossiitteess HHIIPPiinngg ((FFiigg.. 77)).. ccrreeeepp aatt aa mmuucchh lloowweerr rraattee tthhaann tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx mmaatteerriiaall.. NNoottiinngg tthhaatt tthhee ssttrraaiinn-- aanndd AA mmaaccrrooggrraapphh ooff tthhee mmiiccrroossttrruuccttuurree ooff aa ssttrraaiinn--rraattee ccoommppaattiibbiilliittyy mmuusstt bbee mmaaiinnttaaiinneedd SSTT330000//NNbb--11%%ZZrr ccoommppoossiittee iiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 88.. aatt tthhee ffiibbeerr//mmaattrriixx iinntteerrffaaccee dduurriinngg ccrreeeepp ooff aa TThhiiss ppaanneell ccoonnttaaiinnss 3355 vvooll %% ooff 220000 JJLLmm ccoommppoossiittee ssuubbjjeecctteedd ttoo uunniiaaxxiiaall llooaaddiinngg,, iitt iiss ddiiaammeetteerr ffiibbeerrss;; hhoowweevveerr,, tthhee ffiibbeerr ssppaacciinngg,, ppoossssiibbllee ttoo eessttiimmaattee tthhee rreellaattiivvee mmaaggnniittuuddee ooff ffiibbeerr ddiiaammeetteerr,, aanndd tthhee vvoolluummee ppeerr~~eenntt ccaann bbee tthhee ssttrreessss oonn tthhee mmaattrriixx uussiinngg FFiigg.. 99.. FFoorr vvaarriieedd ffoorr tthhee ppaarrttiiccuullaarr aapppplliiccaattiioonn.. TThhee eexxaammppllee,, aatt 11440000 KK tthhee SSTT330000//NNbb ccoommppoossiitteess 88 ccoommppaarriissoonn ooff tthhee UUTTSS // ddeennssiittyy rraattiioo ooff WW //NNbb eexxhhiibbiitt aa mmiinniimmuumm ccrreeeepp rraattee ooff aabboouutt 11xxllOO-- ccoommppoossiitteess wwiitthh 4422 vvooll %% 221188CCSS oorr SSTT330000 ss--ll aatt 225500 MMPPaa.. UUssiinngg tthhee ssttrraaiinn--rraattee ccoomm ttuunnggsstteenn ffiibbeerrss iinn FFiigg.. 55 sshhoowwss tthhaatt tthhee ccoomm ppaattiibbiilliittyy aarrgguummeennttss,, tthhee ddaattaa iinn FFiigg.. 99 ssuugg ppoossiitteess hhaavvee aa rraattiioo ttwwoo ttoo ffiivvee ttiimmeess tthhaatt ooff ggeesstt tthhaatt aa ssttrreessss ooff aabboouutt 1155 MMPPaa wwoouulldd tthhee mmoonnoolliitthhiicc NNbb--11%%ZZrr oorr uunnaallllooyyeedd NNbb.. eennaabbllee tthhee nniioobbiiuumm mmaattrriixx ttoo ccrreeeepp aatt tthhee ssaammee rraattee.. IItt ccaann bbee sshhoowwnn uussiinngg tthhee rruullee ooff TThhee 221188CCSS wwiirree iiss aa ccoommmmeerrcciiaallllyy aavvaaiill mmiixxttuurreess,, tthhaatt tthhee ccoorrrreessppoonnddiinngg ssttrreessss oonn tthhee aabbllee,, ppoottaassssiiuumm--ddooppeedd llaammpp ffiillaammeenntt wwiirree,, mmaattrriixx iiss oonnllyy aabboouutt 33 ppeerrcceenntt ooff tthhee ttoottaall wwhheerreeaass tthhee ssttrroonnggeerr SSTT330000 wwiirree ccoonnttaaiinnss aa aapppplliieedd ssttrreessss aaccttiinngg oonn aa ccoommppoossiittee ccoonnttaaiinn ffiinnee ddiissppeerrssiioonn ooff 11..55 wwtt %% TThh00 •• AAllssoo,, tthhee iinngg 5500 vvooll %% ffiibbeerrss.. TThhiiss mmeeaannss aa ffiirrsstt oorrddeerr 22 ccoommppoossiitteess mmaaddee wwiitthh uunnaallllooyyeedd nniioobbiiuumm wweerree pprreeddiiccttiioonn ooff ccrreeeepp bbeehhaavviioorr ooff tthhee ccoommppoossiitteess ffoorr mmooddeelliinngg ppuurrppoosseess oonnllyy;; zziirrccoonniiuumm mmuusstt bbee ccaann bbee ddeessccrriibbeedd bbyy tthhee ccrreeeepp eeqquuaattiioonnss ffoorr aaddddeedd ttoo nniioobbiiuumm iinn oorrddeerr ttoo iinnssuurree mmaatteerriiaallss tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ffiibbeerrss.. TThhee mmiinniimmuumm ccrreeeepp ccoommppaattiibbiilliittyy iinn lliiqquuiidd lliitthhiiuumm mmeettaall ccoooolleedd rraattee ooff tthhee ccoommppoossiitteess ccaann tthhuuss bbee eeqquuaatteedd ttoo ssyysstteemmss.. FFoorr eexxaammppllee,, iiff aannyy ooxxyyggeenn iiss pprreess tthhee ppoowweerr ccrreeeepp bbeehhaavviioorr aass ffoolllloowwss:: eenntt iinn tthhee nniioobbiiuumm ggrraaiinn bboouunnddaarriieess,, tthhee 33 iinn FFiigg.. 1100.. IItt iiss eexxttrreemmeellyy eennccoouurraaggiinngg ttoo nnoottee tthhaatt tthhee mmeeaassuurreedd vvaalluueess ooff tthhee rruuppttuurree .. QQ ttiimmeess ooff tthhee ccoommppoossiittee eexxcceeeedd wwhhaatt tthhee rruullee ooff eemm == AAOO''nnee RRTT mmiixxttuurreess pprreeddiiccttss.. TThhee ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess ooff aannyy uunnii 00'' cc ddiirreeccttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd ccoommppoossiittee aarree ffaarr == == 00'' OO''ff lloowweerr tthhaann tthheeiirr aaxxiiaall pprrooppeerrttiieess.. IInn ffaacctt,, tthhee VV ff ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess ooff WW //NNbb ccoommppoossiitteess hhaavvee bbeeeenn sshhoowwnn ttoo bbee oonnllyy sslliigghhttllyy bbeetttteerr tthhaann tthhee pprrooppeerrttiieess ooff tthhee uunnrreeiinnffoorrcceedd mmaattrriixx.. IItt iiss ppoossssiibbllee ttoo aalllleevviiaattee tthhiiss ddiissppaarriittyy bbyy aannggllee--ppllyyiinngg tthhee ttuunnggsstteenn ffiibbeerrss ttoo iinnccrreeaassee tthhee ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess.. IItt iiss oobbvviioouuss,, tthhoouugghh,, tthhaatt tthhiiss wwiillll ccoorrrreessppoonnddiinnggllyy ddeeccrreeaassee tthhee aaxxiiaall pprrooppeerrttiieess.. IItt iiss ssiiggnniiffiiccaanntt ttoo nnoottee,, wwhheerree hhoowweevveerr,, tthhaatt aannggllee--ppllyyiinngg tthhee ffiibbeerrss ±±1155°° rreessuullttss iinn oonnllyy aabboouutt aa 2200 ppeerrcceenntt ddeeccrreeaassee iinn qq tthhee ssttrreessss oonn tthhee ccoommppoossiittee tthhee aaxxiiaall ccoommppoossiittee ccrreeeepp ssttrreennggtthh ((FFiigg.. 1111)).. IItt iiss aallssoo aappppaarreenntt ffrroomm tthhiiss ffiigguurree tthhaatt tthhee qq ff tthhee ssttrreessss oonn tthhee ffiibbeerr aassssuummiinngg tthhaatt tthhee pprrooppeerrttiieess ooff eevveenn tthhoossee ppaanneellss wwiitthh ±±1155°° ffiibbeerr ccaarrrriieess tthhee ttoottaall llooaadd aannggllee--pplliieedd ffiibbeerrss eexxcceeeedd tthhee ccrreeeepp pprrooppeerrttiieess ooff tthhee mmoonnoolliitthhiicc PPWWCC--llll aallllooyy bbyy aa ffaaccttoorr ooff tthhee vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff ffiibbeerr ffoouurr aanndd tthhee NNbb--11 %%ZZrr aallllooyy bbyy aann oorrddeerr ooff VVff mmaaggnniittuuddee.. AAlltthhoouugghh tthhee eeffffeecctt ooff aannggllee ppllyy QQ tthhee aappppaarreenntt aaccttiivvaattiioonn eenneerrggyy iinngg oonn tthhee ttrraannssvveerrssee ssttrreennggtthh hhaass nnoott yyeett bbeeeenn mmeeaassuurreedd,, iitt iiss eexxppeecctteedd ttoo hhaavvee aa ccoorrrree nn tthhee ccrreeeepp--rraattee ssttrreessss eexxppoonneenntt ssppoonnddiinngg iinnccrreeaassee.. AA aa ccoonnssttaanntt ffoorr tthhee ffiibbeerr GGrraapphhiittee//CCooppppeerr CCoommppoossiitteess TTeecchhnnoollooggyy TThhee ccaallccuullaatteedd ccoommppoossiittee ccrreeeepp aaccttiivvaa SSppaaccee ppoowweerr ssyysstteemm rraaddiiaattoorr ffiinnss rreeqquuiirree ttiioonn eenneerrggyy QQ ooff 446655 ttoo 449900 kkJJ //IIPPoollee aaggrreeeess aa mmaatteerriiaall wwiitthh hhiigghh tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy,, wwiitthh rreessuullttss ffoorr ootthheerr ffoorrmmss ooff ttuunnggsstteenn tteesstteedd llooww ttoo mmooddeerraattee ddeennssiittyy,, aanndd ggoooodd ssttiiffffnneessss.. iinn tthhiiss tteemmppeerraattuurree rraannggee.. TThhee ccrreeeepp rraattee SSeevveerraall mmaatteerriiaallss ccaann bbee uusseedd ffoorr ssppaaccee ppoowweerr ssttrreessss eexxppoonneenntt nn ffoorr tthhee SSTT330000 rreeiinnffoorrcceedd ssyysstteemm aapppplliiccaattiioonnss.. FFoorr aapppplliiccaattiioonnss wwhheerree ccoommppoossiitteess rraannggeedd bbeettwweeeenn 55 aanndd 66,, wwhhiicchh iiss mmaassss iiss aa ccoonncceerrnn,, tthhee ddeennssiittyy ccoommppeennssaatteedd iinn aaggrreeeemmeenntt wwiitthh vvaalluueess pprreeddiicctteedd bbyy ssiimmppllee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ((tthheerrmmaall ccoonndduucc tthheeoorriieess ooff ddiissllooccaattiioonn cclliimmbb wwhheerree nn iiss ttiivviittyy ddiivviiddeedd bbyy ddeennssiittyy)) iiss aa bbeetttteerr mmeeaassuurree aabboouutt 55.. IItt iiss uunnlliikkeellyy tthhaatt ggrraaiinn bboouunnddaarryy ooff tthhee mmeerriitt ooff aa mmaatteerriiaall tthhaann tthhee aabbssoolluuttee ddiiffffuussiioonn ccrreeeepp oorr ggrraaiinn bboouunnddaarryy sslliiddiinngg ccoonn tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. TThhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ttrroollss ccrreeeepp bbeeccaauussee ooff tthhee oorriieenntteedd ggrraaiinn ssttrruucc ccoonndduuccttiivviittyy ooff ssiixx ppootteennttiiaall rraaddiiaattoorr ffiinn mmaattee ttuurree ooff tthhee wwiirreess.. rriiaallss aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1122.. SSoollaarr ppoowweerr ssyyss tteemmss hhaavvee rraaddiiaattoorr ffiinnss ooppeerraattiinngg bbeettwweeeenn 330000 TThhee ccrreeeepp--rruuppttuurree bbeehhaavviioorr ooff tthhee aanndd 660000 KK.. WWhhiillee nnuucclleeaarr ppoowweerr ssyysstteemm rraaddii ccoommppoossiittee wwaass ccaallccuullaatteedd uussiinngg tthhee rruullee ooff aattoorr ffiinnss ccaann ooppeerraattee aatt tteemmppeerraattuurreess aass llooww mmiixxttuurreess//ppoowweerr llaaww ccrreeeepp rreellaattiioonnsshhiipp.. TThhee aass 330000 KK,, mmoosstt ssyysstteemmss hhaavvee ffiinnss ooppeerraattiinngg rruuppttuurree ddaattaa ffoorr tthhee ffiibbeerr,, tthhee mmaattrriixx aanndd tthhee bbeettwweeeenn 445500 aanndd 11005500 KK.. FFoorr llooww tteemmppeerraa mmeeaassuurreedd vvaalluueess aarree ppllootttteedd aalloonngg wwiitthh tthhee ttuurree aapppplliiccaattiioonnss ssuucchh aass ssoollaarr ppoowweerr ssyysstteemmss,, ccaallccuullaatteedd rruuppttuurree ssttrreennggtthh ooff tthhee ccoommppoossiittee aalluummiinnuumm rreeiinnffoorrcceedd wwiitthh uullttrraahhiigghh mmoodduulluuss 44 ((UUHHMM)) ppiittcchh--bbaasseedd ffiibbeerrssllOO aarree cclleeaarrllyy tthhee TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee rraaddiiaattoorr mmaatteerriiaall ooff cchhooiiccee.. IItt ccoommbbiinneess hhiigghh tthheerrmmaall ffiinn mmaatteerriiaall iiss aallssoo aa ccoonncceerrnn ssiinnccee tthhee ffiinnss ccoonndduuccttiivviittyy ffrroomm bbootthh tthhee mmaattrriixx aanndd tthhee wwiillll bbee bbrraazzeedd ttoo aa hheeaatt ppiippee.. AA llaarrggee tthheerrmmaall ffiibbeerr wwiitthh llooww ddeennssiittyy.. UUnnffoorrttuunnaatteellyy,, tthhee eexxppaannssiioonn mmiissmmaattcchh ccaann lleeaadd ttoo ffaaiilluurree ooff tthhee ppuurree aalluummiinnuumm mmaattrriixx ssoofftteennss ccoonnssiiddeerraabbllyy bbrraazzee jjooiinntt aanndd lloossss ooff rraaddiiaattoorr ssuurrffaaccee.. TThhee aabboovvee rroooomm tteemmppeerraattuurree,, lliimmiittiinngg tthhee mmaaxxii tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn mmiissmmaattcchh ccaann bbee mmiinnii mmuumm uussee tteemmppeerraattuurree ooff tthheessee ccoommppoossiitteess.. mmiizzeedd ssiinnccee PPllOOOO ggrraapphhiittee ffiibbeerrss hhaavvee aa ssmmaallll,, EEvveenn iiff ssttrreennggtthh iiss nnoott aa ccoonnssiiddeerraattiioonn,, tthhee nneeggaattiivvee ccooeeffffiicciieenntt ooff tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn aalluummiinnuumm wwiillll mmeelltt aatt tteemmppeerraattuurreess aabboovvee ((CCTTEE)),,1144 wwhhiillee ccooppppeerr hhaass aa mmuucchh llaarrggeerr,, 11SS 999933 KK.. ppoossiittiivvee CCTTEE.. VVaarryyiinngg tthhee ffiibbeerr oorriieennttaattiioonn aanndd vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerrss lleeaaddss ttoo aa EEvveenn tthhoouugghh ccooppppeerr hhaass aa hhiigghh ddeennssiittyy CCTTEE tthhaatt mmiinniimmiizzeess tthhee ssttrreesssseess iinn tthhee bbrraazzee ((88..9922 gg//cccc)),,ll11 tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv jjooiinntt.. iittyy ooff ccooppppeerr iiss vveerryy ggoooodd ccoommppaarreedd ttoo mmoosstt mmaatteerriiaallss.. TThhee pprriimmaarryy pprroobblleemm wwiitthh uussiinngg UUnnddeerr nnoorrmmaall ccoonnddiittiioonnss ggrraapphhiittee aanndd ccooppppeerr ffoorr aa rraaddiiaattoorr ffiinn mmaatteerriiaall iiss iittss llooww ccooppppeerr ddoo nnoott rreeaacctt aanndd ddoo nnoott ffoorrmm aannyy ddiiff 1166 ssttiiffffnneessss.. BBeerryylllliiuumm iiss oofftteenn ccoonnssiiddeerreedd ffoorr uussee ffuussiioonnaall bboonndd aaccrroossss tthhee iinntteerrffaaccee.. AAss aa iinn aaeerroossppaaccee aapppplliiccaattiioonnss bbeeccaauussee ooff iittss llooww rreessuulltt tthhee mmeecchhaanniiccaall llooaadd iiss ttrraannssffeerrrreedd ddeennssiittyy ((11..8855 ~~//cccc)) aanndd hhiigghh ssttiiffffnneessss aaccrroossss tthhee iinntteerrffaaccee bbyy ffrriiccttiioonn aanndd lliimmiitteedd ((330033..66 GGPPaa))..11 BBeeccaauussee ooff iittss llooww ddeennssiittyy,, tthhee mmeecchhaanniiccaall bboonnddiinngg.. TThhiiss iiss iimmppoorrttaanntt iinn ssppeecciiffiicc pprrooppeerrttiieess ooff bbeerryylllliiuumm aarree vveerryy hhiigghh.. tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn wwhheerree tthhee ssttrreesssseess ggeenneerr BBuutt,, aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1122,, tthhee ddeennssiittyy ccoommppeenn aatteedd ffrroomm tthhee CCTTEE mmiissmmaattcchh ccaann lleeaadd ttoo ssaatteedd tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff bbeerryylllliiuumm iiss sslliippppaaggee aatt tthhee iinntteerrffaaccee oorr yyiieellddiinngg ooff tthhee aaccttuuaallllyy lleessss tthhaann tthhaatt ooff GGrr//CCuu aabboovvee 445500 KK.. mmaattrriixx aass wwiillll bbee sseeeenn llaatteerr.. TTiittaanniiuumm aanndd nniioobbiiuumm aallllooyyss hhaavvee bbeeeenn PPrroodduuccttiioonn ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess pprrooppoosseedd aass hhiigghh tteemmppeerraattuurree ffiinn mmaatteerriiaallss ffoorr nnuucclleeaarr ssppaaccee ppoowweerr ssyysstteemmss rraaddiiaattoorr ffiinnss FFoorr tthhiiss ssttuuddyy PPllOOOO ppiittcchh--bbaasseedd ggrraapphh ooppeerraattiinngg aabboovvee 770000 KK wwhheerree tthhee uussee tteemmppeerraa iittee ffiibbeerrss wweerree sseelleecctteedd ffoorr tthhee rreeiinnffoorrcciinngg ttuurree ooff BBee aanndd ootthheerr mmaatteerriiaallss ccuurrrreennttllyy aavvaaiill ggrraapphhiittee ffiibbeerr.. TThhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss ddeevveell 66 aabbllee iiss eexxcceeeeddeedd.. AAss ccaann bbee cclleeaarrllyy sseeeenn iinn ooppeedd aatt NNAASSAA LLeewwiiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 66 wwaass FFiigg.. 1122,, tthheeiirr ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess uusseedd ttoo pprroodduuccee tthhee ssaammpplleess tteesstteedd iinn tthhiiss aarree vveerryy llooww.. ssttuuddyy.. IInn tthhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss,, ggrraapphhiittee ffiibbeerrss ccooaatteedd wwiitthh ccooppppeerr aarree ppaasssseedd tthhrroouugghh aa GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess aarree bbeeiinngg ccoonnssiiddeerreedd sseerriieess ooff bbaatthhss ttoo rreemmoovvee ssuurrffaaccee ccoonnttaammiinnaa ffoorr aapppplliiccaattiioonnss wwiitthh ooppeerraattiinn~~ tteemmppeerraattuurreess ttiioonn aanndd wwoouunndd oonnttoo aa ddrruumm.. TThhee vvoolluummee aabboovvee 445500 KK.. PPrreevviioouuss wwoorrkkll hhaass sshhoowwnn tthhaatt ffrraaccttiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr wwaass ccoonnttrroolllleedd bbyy tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ccoommppoossiitteess iiss vvaarryyiinngg tthhee ccooaattiinngg tthhiicckknneessss oonn tthhee ffiibbeerrss.. AA aass ggoooodd oorr bbeetttteerr tthhaann ccooppppeerr.. TThhee ddyynnaammiicc tthhiinn llaayyeerr ooff ppuurree ccooppppeerr iiss aarrcc sspprraayyeedd oonnttoo mmoodduulluuss ooff PPllOOOO ggrraapphhiittee ffiibbeerr rreeiinnffoorrcceedd tthhee ffiibbeerr ttoo pprroodduuccee aa mmoonnoottaappee ssuucchh aass tthhee ccoommppoossiitteess wwaass aallssoo ddeetteerrmmiinneedd ttoo bbee sslliigghhttllyy oonnee sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1133.. TThheessee mmoonnoo ttaappeess aarree oovveerr 330000 GGPPaa uupp ttoo 665500 KK.. TThhee ddeennssiittyy ooff eeaassiillyy hhaannddlleeaabbllee aanndd ccaann bbee pprreecciisseellyy llaaiidd uupp GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess ooff iinntteerreesstt rraannggee ffrroomm 44..55 iinn tthhee ddeessiirreedd aarrcchhiitteeccttuurree.. FFoouurr ttoo eeiigghhtt ttoo 55..55 gg//cccc ffoorr 6600 aanndd 4400 vvooll %% GGrr//CCuu ccoomm llaayyeerrss ooff mmoonnoottaappee wweerree uusseedd ttoo pprroodduuccee ssaamm ppoossiitteess,, rreessppeeccttiivveellyy.. TThhee ccoommbbiinnaattiioonn ooff hhiigghh pplleess uupp ttoo 110000 mmmm wwiiddee bbyy 220000 mmmm lloonngg bbyy tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy,, aanndd mmooddeerraattee ddeennssiittyy 11-- ttoo 22--mmmm--tthhiicckk ffoorr tteessttiinngg.. AAccttuuaall ffiibbeerr ggiivvee tthhee GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess ggrreeaatt ppootteennttiiaall ffoorr ccoonntteennttss ooff tthhee ssaammpplleess wwaass ddeetteerrmmiinneedd aafftteerr uussee aass ssppaaccee ppoowweerr rraaddiiaattoorr ffiinnss.. ccoonnssoolliiddaattiioonn ffrroomm ssppeecciiffiicc ggrraavviittyy 55 mmeeaassuurreemmeennttss.. TThhee ccoommppoossiitteess hhaavvee aa ggoooodd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess pprroodduucceedd bbyy tthhee aarrcc sspprraayy ddiissttrriibbuuttiioonn ooff ffiibbeerrss iinn tthhee mmaattrriixx.. GGoooodd pprroocceessss aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1166.. TThhee lloonnggiittuuddii ccoonnssoolliiddaattiioonn wwaass aacchhiieevveedd wwiitthh nneeww ggrraaiinn nnaall vvaalluueess ffaallll iinn aa rreellaattiivveellyy nnaarrrrooww bbaanndd bboouunnddaarriieess aanndd ttwwiinnss eexxtteennddiinngg aaccrroossss tthhee wwiitthh vvaalluueess nneeaarr tthhaatt ooff ccooppppeerr.. TThhiiss iiss pprriioorr ppaarrttiiccllee bboouunnddaarriieess ((FFiigg.. 1144)).. NNoo vvooiiddss bbeeccaauussee tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ffiibbeerrss wweerree oobbsseerrvveedd.. iinn tthhee ddiirreeccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerr aaxxiiss iiss nneeaarr tthhee vvaalluuee ffoorr ccooppppeerr.. TThheerreeffoorree rreeppllaacciinngg ccooppppeerr IInn aaddddiittiioonn ttoo tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall GGrr //CCuu wwiitthh ggrraapphhiittee ffiibbeerr ddooeess nnoott rreessuulltt iinn aa cchhaannggee ccoommppoossiitteess,, ccrroossss--pplliieedd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess iinn tthhee ccoommppoossiittee tthheerrmmaall ccoonndduuccttii vvii ttyy.. hhaavvee bbeeeenn pprroodduucceedd uussiinngg tthhee aarrcc sspprraayy pprroo cceessss.. TThheessee ccoommppoossiitteess ccoonnttaaiinn eeiigghhtt llaayyeerrss.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess ffoorr tthhee sshhoorrtt TThhee oouutteerr ffoouurr llaayyeerrss wweerree oorriieenntteedd ppaarraalllleell ttoo ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn aarree aallssoo pprreesseenntteedd iinn tthhee lleennggtthh ooff tthhee ppllaattee.. TThhiiss wwaass ddeeffiinneedd aass FFiigg.. 1166.. TThhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn ssaammpplleess tthhee lloonnggiittuuddiinnaall oorr 00°° ddiirreeccttiioonn.. TThhee iinnnneerr hhaavvee lloowweerr tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess aanndd sshhooww aa ffoouurr llaayyeerrss wweerree oorriieenntteedd ppeerrppeennddiiccuullaarr ttoo tthhee ddeeccrreeaassee iinn tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy wwiitthh iinnccrreeaass oouutteerr ffiibbeerrss aanndd ppaarraalllleell ttoo tthhee wwiiddtthh ooff tthhee iinngg ffiibbeerr ccoonntteenntt.. TThhee ddeeccrreeaassee iinn ccoonndduuccttiivv ppllaattee.. TThhiiss wwaass ddeeffiinneedd aass tthhee lloonngg ttrraannssvveerrssee iittyy iiss ccaauusseedd bbyy tthhee hhiigghhllyy aanniissoottrrooppiicc nnaattuurree oorr 9900°° ddiirreeccttiioonn.. SSaammpplleess wweerree ttaakkeenn ffrroomm ooff tthhee UUHHMM ggrraapphhiittee ffiibbeerrss.. IISS WWhhiillee tthhee tthheerr tthhiiss ppllaattee ffoorr tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn tteessttiinngg.. mmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ffiibbeerrss iinn tthhee aaxxiiaall ddiirreeccttiioonn iiss hhiigghh,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy iinn DDuuee ttoo tthhee aanniissoottrrooppyy iinn tthhee UUHHMM tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn iiss nneeaarr zzeerroo.. BBeeccaauussee ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerrss,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhiiss tthhee hheeaatt iiss ccoonndduucctteedd aallmmoosstt eexxcclluussiivveellyy tthhee ccoommppoossiitteess wwiillll ddiiffffeerr ggrreeaattllyy ddeeppeennddiinngg bbyy tthhee ccooppppeerr mmaattrriixx iinn tthhee ttrraannssvveerrssee ddiirreecc wwhheetthheerr tthhee hheeaatt ffllooww iiss ppaarraalllleell oorr ppeerrppeennddiicc ttiioonnss.. WWiitthh tthhee iinnttrroodduuccttiioonn ooff mmoorree ffiibbeerrss,, uullaarr ttoo tthhee ffiibbeerr aaxxiiss.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv tthhee ppaatthh lleennggtthh ffoorr tthhee hheeaatt ttoo ttrraavveell iinnccrreeaasseess iittyy wwaass tthheerreeffoorree tteesstteedd iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall,, aanndd tthhee tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy ddeeccrreeaasseess,, ddeeccrreeaass lloonngg ttrraannssvveerrssee,, aanndd sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreecc iinngg tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. ttiioonnss.. TThhee lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoommppoossiitteess iiss ddeeffiinneedd aass tthhee TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess ooff tthhee lloonngg ddiirreeccttiioonn ppaarraalllleell ttoo tthhee ffiibbeerr aaxxiiss.. TThhee lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wweerree aallssoo mmeeaassuurreedd.. TThhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn iiss tthhee wwiiddtthh ooff tthhee ppllaattee,, vvaalluueess wweerree 2255 ttoo 3355 WW //mmKK hhiigghheerr tthhaann tthhee aanndd tthhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn iiss tthhrroouugghh vvaalluueess ffoorr tthhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss.. tthhee tthhiicckknneessss ooff tthhee ppllaattee.. FFiigguurree ~~55 sshhoowwss TThhiiss ddiiffffeerreennccee iiss tthhee rreessuulltt ooff tthhee aarrcc sspprraayy tthhee tthhrreeee ddiirreeccttiioonnss.. FFiigguurree 1155 aallssoo sshhoowwss pprroocceessssiinngg.. IInn tthhee lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn hhooww aa ttyyppiiccaall ccoommppoossiittee ccoouulldd bbee aannggllee--pplliieedd tthheerree aarree tthhiinn llaayyeerrss ooff ccooppppeerr rriicchh mmaatteerriiaall ttoo iimmpprroovvee lloonngg ttrraannssvveerrssee pprrooppeerrttiieess.. ddeeppoossiitteedd dduurriinngg tthhee aarrcc sspprraayyiinngg iinn tthhee ddiirreecc ttiioonn ooff tthhee hheeaatt ffllooww.. TThheessee llaayyeerrss aallllooww ffoorr TThheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tteessttiinngg wwaass ccoonn eeaassiieerr ddiiffffuussiioonn ooff tthhee hheeaatt tthhaann iinn tthhee sshhoorrtt dduucctteedd aatt tthhee TThheerrmmoopphhyyssiiccaall PPrrooppeerrttiieess ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonn.. WWiitthh tthhee iinnccrreeaassee iinn RReesseeaarrcchh LLaabboorraattoorryy ((TTPPRRLL)) aatt PPuurrdduuee tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy,, tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy 1177 UUnniivveerrssiittyy uussiinngg tthhee llaasseerr ffllaasshh tteecchhnniiqquuee.. llllllccrreeaasseess.. TThheerrmmaall eexxppaannssiioonn tteessttss iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall aanndd lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wweerree ccoonndduucctteedd FFoorr tthhee rreedduuccttiioonn ooff mmaassss iinn ssppaaccee oovveerr aa tteemmppeerraattuurree rraannggee ooff 229955 ttoo 11007733 KK ppoowweerr tthheerrmmaall mmaannaaggeemmeenntt ssyysstteemmss,, tthhee ddeenn uussiinngg aa NNeettzzsscchh ddiillaattoommeetteerr aatt NNAASSAA LLeewwiiss.. ssiittyy ddeeppeennddeenntt ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy iiss aa mmoorree iimmppoorrttaanntt ddeessiiggnn ccrriitteerriioonn tthhaann tthhee TThheerrmmaall CCoonndduuccttiivviittyy ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess aabbssoolluuttee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy.. TThhee eeffffeecctt ooff ffiibbeerr ccoonntteenntt oonn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall aanndd sshhoorrtt TThhee rreessuullttss ffrroomm tthhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv ttrraannssvveerrssee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittiieess aatt iittyy tteessttiinngg ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd 880000 KK iiss pprreesseenntteedd iinn FFiigg.. 1177.. IInn tthhee 66 lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn,, tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall vveerrssee ddiirreeccttiioonn ccoommppaarreedd ttoo tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhee ccoommppoossiitteess iinnccrreeaasseess wwiitthh ccoommppoossiittee.. TThhee rreessuulltt iiss aa ccuurrvvee tthhaatt ppaarraalllleellss iinnccrreeaassiinngg vvoolluummee ffrraaccttiioonn ooff ffiibbeerr bbeeccaauussee ooff tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee ccuurrvvee wwiitthh tthhee ddeeccrreeaassee iinn ddeennssiittyy.. TThhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy vvaalluueess 2255 WW jjmmKK hhiigghheerr ccoonndduuccttiivviittyy iinn tthhee ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss iiss tthhaann tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall vvaalluueess.. iinnfflluueenncceedd mmoorree bbyy tthhee ddeeccrreeaassee iinn tthhee aabbssoo lluuttee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tthhaann tthhee ddeeccrreeaassee iinn TThheerrmmaall EExxppaannssiioonn ooff GGrr//CCuu CCoommppoossiitteess ddeennssiittyy.. AAss aa rreessuulltt,, tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ddeeccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg vvoolluummee TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss ooff tthhee uunniiddiirreecc ffrraaccttiioonn ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr.. HHoowweevveerr,, iitt iiss ttiioonnaallllyy rreeiinnffoorrcceedd GGrr//CCuu ccoommppoossiitteess pprroo iimmppoorrttaanntt ttoo nnoottee tthhaatt tthhee ttrraannssvveerrssee tthheerrmmaall dduucceedd bbyy tthhee aarrcc sspprraayy pprroocceessss aarree sshhoowwnn iinn ccoonndduuccttiivviittiieess ooff ccoommppoossiitteess wwiitthh 2200 ttoo FFiigg.. 1199.. PPuurree ccooppppeerr iiss aallssoo iinncclluuddeedd ffoorr ccoomm 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ffiibbeerrss rreettaaiinn mmoorree tthhaann ppaarriissoonn ppuurrppoosseess.. TThhee lloonngg ttrraannssvveerrssee tthheerr 5500 ppeerrcceenntt ooff tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy mmaall eexxppaannssiioonnss ffaallll iinn aa nnaarrrrooww bbaanndd tthhaatt iiss ooff ppuurree ccooppppeerr.. iinnddeeppeennddeenntt ooff ggrraapphhiittee ffiibbeerr vvoolluummee ffrraaccttiioonn.. TThhee vvaalluueess ooff tthhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee FFiigguurree 1177 aallssoo sshhoowwss tthhee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoommppoossiitteess iiss ggrreeaatteerr tthhaann ppuurree ccooppppeerr.. NNoo ccoonndduuccttiivviittyy ffoorr BBee,, aa TTii--bbaasseedd aallllooyy,, aa ddiirreecctt eexxppeerriimmeennttaall ddaattaa iiss aavvaaiillaabbllee ffoorr tthhee NNbb--bbaasseedd aallllooyy,, aanndd aa ssuuppeerraallllooyy.. TTii--bbaasseedd CCTTEE ooff PPllOOOO ffiibbeerrss iinn tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn,, bbuutt aanndd NNbb--bbaasseedd aallllooyyss aarree ssuuggggeesstteedd ccaannddiiddaattee ddaattaa iiss aavvaaiillaabbllee ffoorr oorriieenntteedd ppyyrroollyyttiicc ((OOPP)) 22oo aallllooyyss ffoorr aapppplliiccaattiioonnss aabboovvee 770000 KK.. WWhhiillee ggrraapphhiittee.. OOPP ggrraapphhiittee hhaass aa CCTTEE ggrreeaatteerr tthhee ttrraannssvveerrssee ssppeecciiffiicc tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy ooff tthhaann ccooppppeerr iinn tthhee ddiirreeccttiioonn ooff tthhee cc aaxxiiss.. tthhee GGrrjjCCuu ccoommppoossiitteess iiss lleessss tthhaann ccooppppeerr aanndd TThhiiss iiss tthhee ddiirreeccttiioonn eeqquuiivvaalleenntt ttoo tthhee rraaddiiaall bbeerryylllliiuumm,, iitt iiss ssiiggnniiffiiccaannttllyy bbeetttteerr tthhaann ccoomm ddiirreeccttiioonn ooff tthhee ffiibbeerr.. TThhee llaarrggeerr CCTTEE ooff tthhee ppeettiittiivvee ttiittaanniiuumm-- aanndd nniioobbiiuumm--bbaasseedd aallllooyyss ffiibbeerrss iinn tthhee rraaddiiaall ddiirreeccttiioonn wwoouulldd lleeaadd ttoo aanndd ssuuppeerraallllooyyss.. EEvveenn iiff bbeerryylllliiuumm wweerree ttoo bbee iinnccrreeaasseedd tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss iinn tthhee lloonngg ccoonnssiiddeerreedd ffoorr uussee aatt tthhiiss tteemmppeerraattuurree,, GGrrjjCCuu ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss aass sseeeenn iinn tthhee rreessuullttss.. ccoommppoossiitteess wwiitthh mmoorree tthhaann 3355 vvooll %% ggrraapphhiittee ffiibbeerrss hhaavvee hhiigghheerr ssppeecciiffiicc lloonnggiittuuddiinnaall tthheerrmmaall TThhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonnss ooff tthhee GGrrjjCCuu ccoonndduuccttiivviittiieess tthhaann bbeerryylllliiuumm,, mmaakkiinngg tthheemm aa ccoommppoossiitteess iinn tthhee lloonnggiittuuddiinnaall ddiirreeccttiioonn sshhoowwnn bbeetttteerr cchhooiiccee.. iinn FFiigg.. 1199 aarree bbeettwweeeenn tthhee vvaalluueess ffoorr ccooppppeerr aanndd PPllOOOO GGrr ffiibbeerrss.. TThhee ccuurrvveess aallssoo sshhooww aa IInn mmoosstt aapppplliiccaattiioonnss tthhee ccoommppoossiitteess nneeeedd rraatthheerr uunniiqquuee bbeehhaavviioorr.. AAss ttyyppiiffiieedd bbyy tthhee ttoo bbee aannggllee-- oorr ccrroossss--pplliieedd ttoo pprroovviiddee tthhee ccooppppeerr ccuurrvvee,, tthhee tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff mmoosstt ddeessiirreedd pprrooppeerrttiieess.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy mmaatteerriiaallss iinnccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg tteemmppeerraa ooff aa ccrroossss--pplliieedd 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppoossiittee ttuurree.. FFoorr tthhee 2200 vvooll %% GGrr//CCuu ccoommppoossiittee,, tthhee hhaavviinngg aann eeqquuaall nnuummbbeerr ooff 00°° aanndd 9900°° pplliieess iiss tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ccuurrvvee iiss nneeaarrllyy ppaarraalllleell ttoo sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1188.. TThhee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy tthhee ccooppppeerr ccuurrvvee bbuutt aatt aa lloowweerr vvaalluuee.. TThhee ooff aa uunniiddiirreeccttiioonnaall 5500 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppooss lloowweerr tthheerrmmaall eexxppaannssiioonn ooff tthhee GGrr//CCuu ccoomm iittee iiss aallssoo sshhoowwnn ffoorr ccoommppaarriissoonn.. TThhee rruullee ooff ppoossiitteess wwaass eexxppeecctteedd ssiinnccee tthhee ccoonnttrraaccttiioonn ooff mmiixxttuurreess wwoouulldd pprreeddiicctt tthhaatt tthhee lloonnggiittuuddiinnaall tthhee ffiibbeerrss dduurriinngg hheeaattiinngg wwoouulldd rreessttrraaiinn tthhee aanndd lloonngg ttrraannssvveerrssee ddiirreeccttiioonnss wwoouulldd hhaavvee aa ccooppppeerr mmaattrriixx.. WWhhaatt wwaass nnoott eexxppeecctteedd wwaass tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivviittyy eeqquuaall ttoo tthhee aavveerraaggee ooff tthhee sshhaappee ooff tthhee ootthheerr ccuurrvveess.. tthhee vvaalluueess ffoorr tthhee uunniiddiirreeccttiioonnaall ccoommppoossiittee wwhhiicchh iiss tthhee oobbsseerrvveedd bbeehhaavviioorr.. TThhee 3300 aanndd 4400 vvooll %% ggrraapphhiittee ccoommppooss iitteess iinniittiiaallllyy bbeehhaavvee lliikkee tthhee ccooppppeerr aanndd TThhee sshhoorrtt ttrraannssvveerrssee tthheerrmmaall ccoonndduuccttiivv 2200 vvooll %% ggrraapphhiittee ccuurrvveess.. TThhee tthheerrmmaall eexxppaann iittyy ooff tthhee ccrroossss--pplliieedd ccoommppoossiittee iiss aallssoo sshhoowwnn ssiioonn iinnccrreeaasseess wwiitthh iinnccrreeaassiinngg tteemmppeerraattuurree.. iinn FFiigg.. 1188.. TThhee ssaammpplleess aappppaarreennttllyy hhaavvee aa AAtt hhiigghheerr tteemmppeerraattuurreess tthhee 3300 aanndd 4400 vvooll %% hhiigghheerr tthheerrmmaall ddiiffffuussiivviittyy iinn tthhee sshhoorrtt ttrraannss-- ggrraapphhiittee ccuurrvveess ddeevviiaattee nneeggaattiivveellyy ffrroomm lliinneeaarr.. 77

See more

The list of books you might like

Upgrade Premium
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.
DMCA & Copyright: Dear all, most of the website is community built, users are uploading hundred of books everyday, which makes really hard for us to identify copyrighted material, please contact us if you want any material removed.
Copyright @ PDFdrive.to, 2022 | We love our users