NUST MISIS の科学者グループは、現在知られている化合物の中で最も高い融点を持つセラミック材料を開発しました。この材料は、物理的、機械的、熱的特性のユニークな組み合わせにより、機首フェアリング、ジェットエンジン、2000℃以上の温度で動作する翼の鋭い前端など、航空機の最も熱負荷の高い部品での使用が期待されています。結果は Ceramics International に掲載されています。

多くの主要な宇宙機関 (NASA、ESA、および日本の機関、中国インドなど）は再利用可能なスペースプレーンの開発を積極的に進めており、これにより人や貨物を軌道に運ぶコストが大幅に削減され、飛行間隔も短縮される。

「現在、このような装置の開発において重要な成果が得られています。たとえば、翼の鋭い前端の丸み半径を数センチメートルに縮小すると、揚力と操縦性が大幅に向上し、空気抵抗が減少します。しかし、大気圏を出て再び大気圏に突入すると、スペースプレーンの翼の表面では約2000℃の温度が観測され、先端では4000℃に達します。したがって、そのような航空機に関しては、そのような高温で機能する新しい材料の作成と開発に関連する疑問が生じます」と、NUST MISIS 建築用セラミック材料センターの所長であるドミトリー・モスコフスキーク氏は述べています。

最近の開発における科学者の目標は、最も高い融点と高い機械的特性を備えた材料を作成することでした。ブラウン大学 (米国) の科学者らは以前、ハフニウム炭窒化ハフニウムは高い熱伝導率と耐酸化性を有し、最高の融点を有すると予測していたため、ハフニウム-炭素-窒素の三重系であるハフニウム炭窒化物 (Hf-CN) が選択されました。すべての既知の化合物の中で最高点（約 4200 ℃）。

NUSTMISIS の科学者らは、自己伝播型高温合成法を使用して、理論組成に近い、21.3 GPa の高硬度を備えた HfC0.5N0.35 (ハフニウム炭窒化物) を入手しました。これは、新しい有望な材料よりもさらに高い値です。 ＺｒＢ２／ＳｉＣ（２０．９ＧＰａ）やＨｆＢ２／ＳｉＣ／ＴａＳｉ２（１８．１ＧＰａ）など。

「С 4000 度を超える材料の融点を測定するのは困難です。そこで、合成した化合物と元のチャンピオンである炭化ハフニウムの融解温度を比較することにしました。これを行うために、ダンベルのような形をしたグラファイト プレート上に圧縮された HFC および HfCN サンプルを置き、熱損失を避けるために上部を同様のプレートで覆いました」と NUST MISIS 大学院生の Veronika Buinevich は言います。

次に、それをバッテリーに接続しました。モリブデン電極。すべてのテストは深いところで実行されました真空。黒鉛板の断面が異なるため、最も狭い部分で最高温度に達しました。新材料である炭窒化物と炭化ハフニウムを同時に加熱した結果、炭窒化物の融点が炭化ハフニウムよりも高いことが分かりました。

しかし、現時点では、この新しい材料の比融点は 4000 ℃を超えており、実験室で正確に測定することはできませんでした。今後、レーザーや電気抵抗を用いた高温高温測定により融解温度を測定する実験を行う予定だ。彼らはまた、極超音速条件下で得られるハフニウム炭窒化物の性能を研究する予定であり、これは航空宇宙産業でのさらなる応用に関連するものとなるだろう。