Hópur vísindamanna frá NUST MISIS þróaði keramikefni með hæsta bræðslumark meðal þekktra efnasambanda. Vegna einstakrar samsetningar eðlisfræðilegra, vélrænna og varmaeiginleika er efnið efnilegt til notkunar í mest hitahlaðna íhluti flugvéla, svo sem nefhlífar, þotuhreyfla og skarpar frambrúnir vængja sem starfa við hitastig yfir 2000 gráður C. Niðurstöðurnar eru birtar í Ceramics International.

Margar leiðandi geimstofnanir (NASA, ESA, sem og stofnanir Japans,Kínaog Indland) eru virkir að þróa endurnýtanlegar geimflugvélar, sem mun draga verulega úr kostnaði við að koma fólki og farmi á sporbraut, auk þess að draga úr tímabili milli fluga.

„Eins og er hefur verulegur árangur náðst í þróun slíkra tækja. Til dæmis leiðir það til verulegrar aukningar á lyfti og stjórnhæfni að draga úr ávalarradíus skarpra frambrúna vængja í nokkra sentímetra, auk þess að draga úr loftaflfræðilegum viðnámsþoli. Hins vegar, þegar farið er út úr andrúmsloftinu og farið inn í það aftur, á yfirborði vængja geimflugvélarinnar, má sjá um 2000 gráður C hitastig sem nær 4000 gráðum á endanum. Þess vegna, þegar kemur að slíkum flugvélum, þá er spurning sem tengist sköpun og þróun nýrra efna sem geta unnið við svo háan hita,“ segir Dmitry Moskovskikh, yfirmaður NUST MISIS Center for Constructional Ceramic Materials.

Í nýlegri þróun var markmið vísindamannanna að búa til efni með hæsta bræðslumark og mikla vélræna eiginleika. Þrífalda hafníum-kolefni-köfnunarefniskerfið, hafníumkarbónítríð (Hf-CN), varð fyrir valinu þar sem vísindamenn frá Brown háskóla (Bandaríkjunum) spáðu áður að hafníumkarbónítríð myndi hafa mikla hitaleiðni og oxunarþol, auk hæstu bræðslu. stig meðal allra þekktra efnasambanda (u.þ.b. 4200 gráður C).

Með því að nota aðferðina til að fjölga háhitamyndun, fengu NUSTMISIS vísindamennirnir HfC0.5N0.35, (hafníumkarbónítríð) nálægt fræðilegri samsetningu, með háa hörku upp á 21,3 GPa, sem er jafnvel hærra en í nýjum efnilegum efnum, eins og ZrB2/SiC (20,9 GPa) og HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).

„Það er erfitt að mæla bræðslumark efnis þegar það fer yfir 4000 gráður С. Þess vegna ákváðum við að bera saman bræðsluhita tilbúna efnasambandsins og upprunalega meistarans, hafníumkarbíðs. Til að gera þetta settum við þjappað HFC og HfCN sýni á grafítplötu í laginu eins og lóð og huldum toppinn með svipaðri plötu til að forðast hitatap,“ segir Veronika Buinevich, NUST MISIS framhaldsnemi.

Næst tengdu þeir það við rafhlöðu með því að notamólýbden rafskaut. Allar prófanir voru gerðar í djúpitómarúm. Þar sem þversnið grafítplatna er mismunandi náðist hámarkshiti í þrengsta hlutanum. Niðurstöður samtímis upphitunar á nýja efninu, karbónitríði og hafníumkarbíði, sýndu að karbónitríðið hefur hærra bræðslumark en hafníumkarbíð.

Hins vegar, í augnablikinu, er sérstakt bræðslumark nýja efnisins yfir 4000 gráður C og ekki var hægt að ákvarða það nákvæmlega á rannsóknarstofunni. Í framtíðinni ætlar teymið að gera tilraunir til að mæla bræðsluhitastig með háhitaskynjun með því að nota leysir eða rafviðnám. Þeir ætla einnig að kanna frammistöðu hafníumkarbónítríðsins sem myndast við háhljóðsaðstæður, sem mun skipta máli fyrir frekari notkun í fluggeimiðnaðinum.