Група научници од NUST MISIS развија керамички материјал со највисока точка на топење меѓу моментално познатите соединенија. Поради уникатната комбинација на физички, механички и термички својства, материјалот е ветувачки за употреба во повеќето топлински оптоварени компоненти на авионите, како што се облоги за нос, млазни мотори и остри предни рабови на крилата кои работат на температури над 2000 степени C. Резултатите се објавени во Ceramics International.

Многу водечки вселенски агенции (НАСА, ЕСА, како и агенции од Јапонија,Кинаи Индија) активно развиваат вселенски авиони за повеќекратна употреба, што значително ќе ги намали трошоците за испорака на луѓе и товар до орбитата, како и намалување на временските интервали помеѓу летовите.

„Во моментов се постигнати значајни резултати во развојот на вакви уреди. На пример, намалувањето на радиусот на заокружување на острите предни рабови на крилата на неколку сантиметри доведува до значително зголемување на подигањето и маневрирањето, како и намалување на аеродинамичниот отпор. Меѓутоа, при излегување од атмосферата и повторно влегување во неа, на површината на крилата на вселенскиот авион може да се забележат температури од околу 2000 степени Целзиусови кои на самиот раб достигнуваат до 4000 степени Целзиусови. Затоа, кога станува збор за такви авиони, постои прашање поврзано со создавање и развој на нови материјали кои можат да работат на толку високи температури“, вели Дмитриј Московских, раководител на Центарот за градежни керамички материјали NUST MISIS.

За време на неодамнешните случувања, целта на научниците беше да создадат материјал со највисока точка на топење и високи механички својства. Беше избран тројниот систем хафниум-јаглерод-азот, хафниум карбонитрид (Hf-CN), бидејќи научниците од Универзитетот Браун (САД) претходно предвидуваа дека хафниум карбонитрид ќе има висока топлинска спроводливост и отпорност на оксидација, како и највисоко топење точка меѓу сите познати соединенија (приближно 4200 степени C).

Користејќи го методот на саморазмножување на високотемпературна синтеза, научниците од NUSTMISIS добија HfC0.5N0.35, (хафниум карбонитрид) блиску до теоретскиот состав, со висока цврстина од 21,3 GPa, што е дури и повисоко отколку кај новите перспективни материјали. како што се ZrB2/SiC (20,9 GPa) и HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).

„Тешко е да се измери точката на топење на материјалот кога е над 4000 степени С. Затоа, решивме да ги споредиме температурите на топење на синтетизираното соединение и оригиналниот шампион, хафниум карбид. За да го направите ова, поставивме компримирани HFC и HfCN примероци на графитна плоча во облик на гира и го покривавме горниот дел со слична плоча за да избегнеме загуба на топлина“, вели Вероника Буиневич, постдипломец на NUST MISIS.

Потоа, тие го поврзаа со батерија користејќимолибденски електроди. Сите тестови беа направени во длабокавакуум. Бидејќи пресекот на графитните плочи се разликува, максималната температура е постигната во најтесниот дел. Резултатите од истовремено загревање на новиот материјал, карбонитрид и хафниум карбид, покажаа дека карбонитридот има повисока точка на топење од хафниум карбидот.

Меѓутоа, во моментов специфичната точка на топење на новиот материјал е над 4000 степени Целзиусови и не може прецизно да се утврди во лабораторија. Во иднина, тимот планира да спроведе експерименти за мерење на температурата на топење со пирометрија на висока температура користејќи ласер или електричен отпор. Тие, исто така, планираат да ги проучат перформансите на добиениот хафниум карбонитрид во хиперсонични услови, што ќе биде релевантно за понатамошна примена во воздушната индустрија.