NUST MISIS के वैज्ञानिकों के एक समूह ने वर्तमान में ज्ञात यौगिकों के बीच उच्चतम गलनांक वाली एक सिरेमिक सामग्री विकसित की है। भौतिक, यांत्रिक और थर्मल गुणों के अनूठे संयोजन के कारण, यह सामग्री विमान के सबसे अधिक गर्मी से भरे घटकों, जैसे कि नाक की परियों, जेट इंजन और 2000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर चलने वाले पंखों के तेज सामने वाले किनारों में उपयोग के लिए आशाजनक है। परिणाम सेरामिक्स इंटरनेशनल में प्रकाशित हुए हैं।

कई प्रमुख अंतरिक्ष एजेंसियां ​​(नासा, ईएसए, साथ ही जापान की एजेंसियां,चीनऔर भारत) सक्रिय रूप से पुन: प्रयोज्य अंतरिक्षयान विकसित कर रहे हैं, जिससे लोगों और कार्गो को कक्षा में पहुंचाने की लागत काफी कम हो जाएगी, साथ ही उड़ानों के बीच समय अंतराल भी कम हो जाएगा।

“वर्तमान में, ऐसे उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त हुए हैं। उदाहरण के लिए, पंखों के सामने के तेज किनारों की गोलाई त्रिज्या को कुछ सेंटीमीटर तक कम करने से लिफ्ट और गतिशीलता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, साथ ही वायुगतिकीय खिंचाव भी कम हो जाता है। हालाँकि, वायुमंडल से बाहर निकलने और उसमें पुनः प्रवेश करने पर, अंतरिक्ष यान के पंखों की सतह पर, लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस का तापमान देखा जा सकता है, जो बिल्कुल किनारे पर 4000 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है। इसलिए, जब ऐसे विमानों की बात आती है, तो नई सामग्रियों के निर्माण और विकास से जुड़ा एक सवाल है जो इतने उच्च तापमान पर काम कर सकते हैं, ”न्यूस्ट एमआईएसआईएस सेंटर फॉर कंस्ट्रक्शनल सिरेमिक मैटेरियल्स के प्रमुख दिमित्री मोस्कोवस्कीख कहते हैं।

हाल के विकास के दौरान, वैज्ञानिकों का लक्ष्य उच्चतम गलनांक और उच्च यांत्रिक गुणों वाली सामग्री बनाना था। ट्रिपल हेफ़नियम-कार्बन-नाइट्रोजन प्रणाली, हेफ़नियम कार्बोनाइट्राइड (एचएफ-सीएन) को चुना गया, क्योंकि ब्राउन यूनिवर्सिटी (यूएस) के वैज्ञानिकों ने पहले भविष्यवाणी की थी कि हेफ़नियम कार्बोनाइट्राइड में उच्च तापीय चालकता और ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोध होगा, साथ ही सबसे अधिक पिघलने वाला भी होगा। सभी ज्ञात यौगिकों के बीच बिंदु (लगभग 4200 डिग्री C)।

स्व-प्रसार उच्च तापमान संश्लेषण की विधि का उपयोग करते हुए, NUSTMISIS वैज्ञानिकों ने 21.3 GPa की उच्च कठोरता के साथ सैद्धांतिक संरचना के करीब HfC0.5N0.35, (हेफ़नियम कार्बोनाइट्राइड) प्राप्त किया, जो नई आशाजनक सामग्रियों से भी अधिक है। जैसे ZrB2/SiC (20.9 GPa) और HfB2/SiC/TaSi2 (18.1 GPa)।

“4000 डिग्री सेल्सियस से अधिक होने पर किसी सामग्री का गलनांक मापना कठिन होता है। इसलिए, हमने संश्लेषित यौगिक और मूल चैंपियन, हेफ़नियम कार्बाइड के पिघलने के तापमान की तुलना करने का निर्णय लिया। ऐसा करने के लिए, हमने संपीड़ित एचएफसी और एचएफसीएन नमूनों को डंबल के आकार की ग्रेफाइट प्लेट पर रखा, और गर्मी के नुकसान से बचने के लिए शीर्ष को एक समान प्लेट से ढक दिया, ”एनयूएसटी एमआईएसआईएस स्नातकोत्तर छात्रा वेरोनिका ब्यूनेविच कहती हैं।

इसके बाद, उन्होंने इसे एक बैटरी का उपयोग करके जोड़ामोलिब्डेनम इलेक्ट्रोड. सभी परीक्षण गहराई से किए गएवैक्यूम. चूंकि ग्रेफाइट प्लेटों का क्रॉस-सेक्शन अलग-अलग होता है, अधिकतम तापमान सबसे संकीर्ण हिस्से में पहुंच गया था। नई सामग्री, कार्बोनाइट्राइड और हेफ़नियम कार्बाइड को एक साथ गर्म करने के परिणामों से पता चला कि कार्बोनाइट्राइड का गलनांक हेफ़नियम कार्बाइड की तुलना में अधिक है।

हालाँकि, फिलहाल, नई सामग्री का विशिष्ट गलनांक 4000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर है, और प्रयोगशाला में सटीक रूप से निर्धारित नहीं किया जा सका है। भविष्य में, टीम लेजर या इलेक्ट्रिक प्रतिरोध का उपयोग करके उच्च तापमान पायरोमेट्री द्वारा पिघलने के तापमान को मापने पर प्रयोग करने की योजना बना रही है। वे हाइपरसोनिक स्थितियों में परिणामी हेफ़नियम कार्बोनाइट्राइड के प्रदर्शन का अध्ययन करने की भी योजना बना रहे हैं, जो एयरोस्पेस उद्योग में आगे के अनुप्रयोग के लिए प्रासंगिक होगा।