'n Groep wetenskaplikes van NUST MISIS het 'n keramiekmateriaal met die hoogste smeltpunt onder tans bekende verbindings ontwikkel. As gevolg van die unieke kombinasie van fisiese, meganiese en termiese eienskappe, is die materiaal belowend vir gebruik in die mees hittebelaaide komponente van vliegtuie, soos neusskerms, straalmotors en skerp voorkante van vlerke wat by temperature bo 2000 grade C werk. Die resultate word in Ceramics International gepubliseer.

Baie vooraanstaande ruimte-agentskappe (NASA, ESA, sowel as agentskappe van Japan,Chinaen Indië) is aktief besig om herbruikbare ruimtevliegtuie te ontwikkel, wat die koste om mense en vrag na 'n wentelbaan te lewer aansienlik sal verminder, asook die tydsintervalle tussen vlugte sal verminder.

“Tans is beduidende resultate behaal in die ontwikkeling van sulke toestelle. Byvoorbeeld, die vermindering van die afrondingsradius van die skerp voorrande van die vlerke tot 'n paar sentimeter lei tot 'n aansienlike toename in hysbak en beweegbaarheid, sowel as die vermindering van aërodinamiese weerstand. Wanneer jy egter die atmosfeer verlaat en dit weer binnegaan, op die oppervlak van die vlerke van die ruimtevliegtuig, kan temperature van ongeveer 2000 grade C waargeneem word, wat 4000 grade C aan die heel rand bereik. Daarom, wanneer dit by sulke vliegtuie kom, is daar 'n vraag wat verband hou met die skepping en ontwikkeling van nuwe materiale wat by sulke hoë temperature kan werk,” sê Dmitry Moskovskikh, hoof van NUST MISIS Sentrum vir Konstruksionele Keramiekmateriale.

Tydens onlangse ontwikkelings was die doelwit van die wetenskaplikes om 'n materiaal met die hoogste smeltpunt en hoë meganiese eienskappe te skep. Die drievoudige hafnium-koolstof-stikstofstelsel, hafniumkarbonitried (Hf-CN), is gekies, aangesien wetenskaplikes van Brown Universiteit (VS) voorheen voorspel het dat hafniumkarbonitried 'n hoë termiese geleidingsvermoë en weerstand teen oksidasie sou hê, asook die hoogste smelting punt tussen alle bekende verbindings (ongeveer 4200 grade C).

Deur gebruik te maak van die metode van selfvoortplanting van hoë-temperatuur sintese, het die NUSTMISIS-wetenskaplikes HfC0.5N0.35, (hafniumkarbonitried) naby die teoretiese samestelling verkry, met 'n hoë hardheid van 21.3 GPa, wat selfs hoër is as in nuwe belowende materiale, soos ZrB2/SiC (20,9 GPa) en HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).

“Dit is moeilik om 'n materiaal se smeltpunt te meet wanneer dit 4000 grade С oorskry. Daarom het ons besluit om die smelttemperature van die gesintetiseerde verbinding en die oorspronklike kampioen, hafniumkarbied, te vergelyk. Om dit te doen, het ons saamgeperste HFC- en HfCN-monsters op 'n grafietplaat wat soos 'n halter gevorm is, geplaas en die bokant met 'n soortgelyke plaat bedek om hitteverlies te vermy,” sê Veronika Buinevich, NUST MISIS nagraadse student.

Vervolgens het hulle dit aan 'n battery gekoppel met behulp vanmolibdeen elektrodes. Alle toetse is in 'n diepte uitgevoervakuum. Aangesien die deursnee van grafietplate verskil, is die maksimum temperatuur in die smalste deel bereik. Die resultate van gelyktydige verhitting van die nuwe materiaal, karbonitried en hafniumkarbied, het getoon dat die karbonitried 'n hoër smeltpunt as hafniumkarbied het.

Op die oomblik is die spesifieke smeltpunt van die nuwe materiaal egter bo 4000 grade C, en kon nie presies in die laboratorium bepaal word nie. In die toekoms beplan die span om eksperimente uit te voer oor die meting van die smelttemperatuur deur hoëtemperatuur-pirometrie met behulp van 'n laser of elektriese weerstand. Hulle beplan ook om die werkverrigting van die gevolglike hafniumkarbonitried in hipersoniese toestande te bestudeer, wat relevant sal wees vir verdere toepassing in die lugvaartbedryf.