Grupė NUST MISIS mokslininkų sukūrė keraminę medžiagą, kurios lydymosi temperatūra yra aukščiausia iš šiuo metu žinomų junginių. Dėl unikalaus fizinių, mechaninių ir šiluminių savybių derinio, medžiaga yra perspektyvi naudoti labiausiai šildomuose orlaivių komponentuose, tokiuose kaip nosies gaubtai, reaktyviniai varikliai ir aštrūs priekiniai sparnų kraštai, veikiantys aukštesnėje nei 2000 laipsnių C temperatūroje. Rezultatai paskelbti Ceramics International.

Daugelis pirmaujančių kosmoso agentūrų (NASA, ESA, taip pat Japonijos agentūros,Kinijair Indija) aktyviai kuria daugkartinio naudojimo erdvėlaivius, kurie žymiai sumažins žmonių ir krovinių pristatymo į orbitą išlaidas, taip pat sumažins laiko intervalus tarp skrydžių.

„Šiuo metu kuriant tokius įrenginius pasiekti reikšmingi rezultatai. Pavyzdžiui, iki kelių centimetrų sumažinus aštrių priekinių sparnų kraštų apvalinimo spindulį, žymiai padidėja keliamoji galia ir manevringumas, taip pat sumažėja aerodinaminis pasipriešinimas. Tačiau išeinant iš atmosferos ir vėl į ją patekus, erdvėlaivio sparnų paviršiuje galima stebėti apie 2000 laipsnių C temperatūrą, kuri pačiame krašte siekia 4000 laipsnių C. Todėl, kalbant apie tokius orlaivius, kyla klausimas, susijęs su naujų medžiagų, galinčių veikti tokioje aukštoje temperatūroje, kūrimu ir kūrimu“, – sako Dmitrijus Moskovskikh, NUST MISIS konstrukcinių keraminių medžiagų centro vadovas.

Per naujausius pokyčius mokslininkų tikslas buvo sukurti medžiagą su aukščiausia lydymosi temperatūra ir aukštomis mechaninėmis savybėmis. Triguba hafnio-anglies-azoto sistema, hafnio karbonitridas (Hf-CN), buvo pasirinkta, nes Browno universiteto (JAV) mokslininkai anksčiau prognozavo, kad hafnio karbonitridas turės aukštą šilumos laidumą ir atsparumą oksidacijai, taip pat didžiausią lydymosi lygį. taškas tarp visų žinomų junginių (maždaug 4200 laipsnių C).

Naudodami savaime plintančios aukštos temperatūros sintezės metodą, NUSTMISIS mokslininkai gavo HfC0,5N0,35 (hafnio karbonitridą), artimą teorinei kompozicijai, kurio didelis kietumas – 21,3 GPa, o tai net didesnis nei naujų perspektyvių medžiagų. pvz., ZrB2/SiC (20,9 GPa) ir HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).

„Sunku išmatuoti medžiagos lydymosi temperatūrą, kai temperatūra viršija 4000 laipsnių С. Todėl nusprendėme palyginti susintetinto junginio ir pirminio čempiono hafnio karbido lydymosi temperatūras. Norėdami tai padaryti, suspaustus HFC ir HfCN mėginius padėjome ant grafito plokštelės, suformuotos kaip hantelis, o viršų padengėme panašia plokšte, kad išvengtume šilumos nuostolių“, – sako Veronika Buinevich, NUST MISIS magistrantūros studentė.

Tada jie prijungė jį prie akumuliatoriaus naudodamimolibdeno elektrodai. Visi bandymai buvo atlikti giliaivakuumas. Kadangi skiriasi grafito plokščių skerspjūvis, maksimali temperatūra buvo pasiekta siauriausioje vietoje. Naujos medžiagos, karbonitrido ir hafnio karbido, kaitinimo vienu metu rezultatai parodė, kad karbonitrido lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei hafnio karbido.

Tačiau šiuo metu naujos medžiagos specifinė lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei 4000 laipsnių C ir laboratorijoje tiksliai nustatyti nepavyko. Ateityje komanda planuoja atlikti lydymosi temperatūros matavimo aukštos temperatūros pirometrijos eksperimentus, naudojant lazerį arba elektrinę varžą. Jie taip pat planuoja ištirti gauto hafnio karbonitrido veikimą hipergarsinėmis sąlygomis, kurie bus svarbūs tolesniam naudojimui aviacijos ir kosmoso pramonėje.