Sekelompok ilmuwan dari NUST MISIS mengembangkan bahan keramik dengan titik leleh tertinggi di antara senyawa yang diketahui saat ini. Karena kombinasi unik antara sifat fisik, mekanik, dan termal, material ini menjanjikan untuk digunakan pada komponen pesawat yang paling banyak mengandung panas, seperti fairing hidung, mesin jet, dan tepi depan sayap tajam yang beroperasi pada suhu di atas 2000 derajat C. Hasilnya dipublikasikan di Ceramics International.

Banyak badan antariksa terkemuka (NASA, ESA, serta lembaga Jepang,Cinadan India) secara aktif mengembangkan pesawat luar angkasa yang dapat digunakan kembali, yang secara signifikan akan mengurangi biaya pengiriman manusia dan kargo ke orbit, serta mengurangi interval waktu antar penerbangan.

“Saat ini, hasil signifikan telah dicapai dalam pengembangan perangkat tersebut. Misalnya, mengurangi radius pembulatan tepi depan sayap yang tajam hingga beberapa sentimeter akan menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam daya angkat dan kemampuan manuver, serta mengurangi hambatan aerodinamis. Namun, ketika keluar dari atmosfer dan masuk kembali, pada permukaan sayap pesawat luar angkasa, dapat diamati suhu sekitar 2000 derajat C, mencapai 4000 derajat C di bagian paling tepi. Oleh karena itu, ketika berbicara tentang pesawat semacam itu, ada pertanyaan terkait dengan penciptaan dan pengembangan material baru yang dapat bekerja pada suhu setinggi itu,” kata Dmitry Moskovskikh, kepala Pusat Bahan Keramik Konstruksi NUST MISIS.

Dalam perkembangan terkini, tujuan para ilmuwan adalah menciptakan material dengan titik leleh tertinggi dan sifat mekanik tinggi. Sistem rangkap tiga hafnium-karbon-nitrogen, hafnium karbonitrida (Hf-CN), dipilih, karena para ilmuwan dari Brown University (AS) sebelumnya memperkirakan bahwa hafnium karbonitrida akan memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan ketahanan terhadap oksidasi, serta titik leleh tertinggi. titik di antara semua senyawa yang diketahui (kira-kira 4200 derajat C).

Dengan menggunakan metode sintesis suhu tinggi yang dapat diperbanyak sendiri, para ilmuwan NUSTMISIS memperoleh HfC0.5N0.35, (hafnium karbonitrida) yang mendekati komposisi teoritis, dengan kekerasan tinggi sebesar 21,3 GPa, yang bahkan lebih tinggi daripada material baru yang menjanjikan. seperti ZrB2/SiC (20,9 GPa) dan HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).

“Sulit untuk mengukur titik leleh suatu bahan jika suhunya melebihi 4000 derajat С. Oleh karena itu, kami memutuskan untuk membandingkan suhu leleh senyawa hasil sintesis dan juara aslinya, hafnium karbida. Untuk melakukan hal ini, kami menempatkan sampel HFC dan HfCN yang dikompresi pada pelat grafit berbentuk seperti halter, dan menutupi bagian atasnya dengan pelat serupa untuk menghindari kehilangan panas,” kata Veronika Buinevich, mahasiswa pasca sarjana NUST MISIS.

Selanjutnya, mereka menghubungkannya ke baterai menggunakanelektroda molibdenum. Semua tes dilakukan secara mendalamkekosongan. Karena penampang pelat grafit berbeda-beda, suhu maksimum dicapai pada bagian tersempit. Hasil pemanasan simultan material baru karbonitrida dan hafnium karbida menunjukkan bahwa karbonitrida memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan hafnium karbida.

Namun, saat ini, titik leleh spesifik material baru tersebut berada di atas 4000 derajat C, dan tidak dapat ditentukan secara tepat di laboratorium. Ke depannya, tim berencana melakukan eksperimen pengukuran suhu leleh dengan pirometri suhu tinggi menggunakan laser atau hambatan listrik. Mereka juga berencana mempelajari kinerja hafnium karbonitrida yang dihasilkan dalam kondisi hipersonik, yang akan relevan untuk penerapan lebih lanjut dalam industri dirgantara.