NUST MISIS मधील शास्त्रज्ञांच्या गटाने सध्या ज्ञात संयुगांमध्ये सर्वाधिक वितळणारा बिंदू असलेली सिरेमिक सामग्री विकसित केली आहे. भौतिक, यांत्रिक आणि थर्मल गुणधर्मांच्या अद्वितीय संयोजनामुळे, हे साहित्य विमानाच्या सर्वात उष्णतेने लोड केलेल्या घटकांमध्ये वापरण्यासाठी आश्वासक आहे, जसे की नाक फेअरिंग, जेट इंजिन आणि 2000 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात कार्यरत पंखांच्या तीक्ष्ण पुढच्या कडा. परिणाम सिरॅमिक्स इंटरनॅशनल मध्ये प्रकाशित केले आहेत.

अनेक आघाडीच्या अंतराळ संस्था (NASA, ESA, तसेच जपानच्या एजन्सी,चीनआणि भारत) सक्रियपणे पुन्हा वापरता येण्याजोगे स्पेसप्लेन विकसित करत आहेत, ज्यामुळे लोक आणि कार्गो कक्षेत पोहोचवण्याच्या खर्चात लक्षणीय घट होईल, तसेच उड्डाणांमधील वेळेचे अंतर कमी होईल.

“सध्या, अशा उपकरणांच्या विकासामध्ये महत्त्वपूर्ण परिणाम प्राप्त झाले आहेत. उदाहरणार्थ, पंखांच्या तीक्ष्ण समोरच्या कडांची गोलाकार त्रिज्या काही सेंटीमीटरपर्यंत कमी केल्याने लिफ्ट आणि मॅन्युव्हरेबिलिटीमध्ये लक्षणीय वाढ होते, तसेच एरोडायनामिक ड्रॅग कमी होते. तथापि, वातावरणातून बाहेर पडताना आणि त्यात पुन्हा प्रवेश करताना, अवकाशयानाच्या पंखांच्या पृष्ठभागावर, सुमारे 2000 अंश सेल्सिअस तापमान पाहिले जाऊ शकते, जे अगदी काठावर 4000 अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहोचते. त्यामुळे, जेव्हा अशा विमानांचा विचार केला जातो तेव्हा अशा उच्च तापमानात काम करू शकणाऱ्या नवीन साहित्याच्या निर्मिती आणि विकासाशी संबंधित प्रश्न असतो,” NUST MISIS सेंटर फॉर कन्स्ट्रक्शनल सिरेमिक मटेरियलचे प्रमुख दिमित्री मॉस्कोव्स्कीख म्हणतात.

अलीकडील घडामोडींदरम्यान, शास्त्रज्ञांचे ध्येय सर्वोच्च वितळण्याचे बिंदू आणि उच्च यांत्रिक गुणधर्म असलेली सामग्री तयार करणे हे होते. ट्रिपल हॅफनियम-कार्बन-नायट्रोजन प्रणाली, हाफनियम कार्बोनिट्राइड (Hf-CN), निवडण्यात आली होती, कारण ब्राऊन युनिव्हर्सिटी (यूएस) च्या शास्त्रज्ञांनी पूर्वी भाकीत केले होते की हॅफनियम कार्बोनिट्राईडमध्ये उच्च थर्मल चालकता आणि ऑक्सिडेशनचा प्रतिकार तसेच सर्वाधिक वितळण्याची क्षमता असते. सर्व ज्ञात यौगिकांमधील बिंदू (अंदाजे 4200 अंश से).

उच्च-तापमान संश्लेषणाच्या स्वयं-प्रसाराच्या पद्धतीचा वापर करून, NUSTMISIS शास्त्रज्ञांनी सैद्धांतिक रचनेच्या जवळ HfC0.5N0.35, (हॅफनियम कार्बोनिट्राइड) 21.3 GPa च्या उच्च कडकपणासह प्राप्त केले, जे नवीन आशाजनक सामग्रीपेक्षाही जास्त आहे, जसे की ZrB2/SiC (20.9 GPa) आणि HfB2/SiC/TaSi2 (18.1 GPa).

“4000 डिग्री सेल्सियस पेक्षा जास्त असताना सामग्रीचा वितळण्याचा बिंदू मोजणे कठीण आहे. म्हणून, आम्ही संश्लेषित कंपाऊंड आणि मूळ चॅम्पियन, हॅफनियम कार्बाइडच्या वितळण्याच्या तापमानाची तुलना करण्याचे ठरविले. हे करण्यासाठी, आम्ही संकुचित HFC आणि HfCN नमुने डंबेलच्या आकाराच्या ग्रेफाइट प्लेटवर ठेवले आणि उष्णतेचे नुकसान टाळण्यासाठी वरच्या भागाला समान प्लेटने झाकले,” NUST MISIS ची पोस्ट ग्रॅज्युएट विद्यार्थिनी वेरोनिका बुनेविच म्हणते.

पुढे, त्यांनी ते वापरून बॅटरीशी जोडलेमोलिब्डेनम इलेक्ट्रोड. सर्व चाचण्या खोलवर केल्या गेल्याव्हॅक्यूम. ग्रेफाइट प्लेट्सचा क्रॉस-सेक्शन भिन्न असल्याने, सर्वात अरुंद भागात कमाल तापमान गाठले गेले. नवीन मटेरियल, कार्बोनिट्राईड आणि हाफनियम कार्बाइड एकाचवेळी गरम करण्याच्या परिणामांवरून असे दिसून आले की कार्बोनिट्राईडचा वितळण्याचा बिंदू हाफनियम कार्बाइडपेक्षा जास्त आहे.

तथापि, याक्षणी, नवीन सामग्रीचा विशिष्ट वितळण्याचा बिंदू 4000 अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त आहे आणि प्रयोगशाळेत ते निश्चितपणे निर्धारित केले जाऊ शकत नाही. भविष्यात, टीम लेसर किंवा इलेक्ट्रिक रेझिस्टन्स वापरून उच्च-तापमान पायरोमेट्रीद्वारे वितळण्याचे तापमान मोजण्याचे प्रयोग करण्याची योजना आखत आहे. हायपरसोनिक परिस्थितीत परिणामी हॅफनियम कार्बोनिट्राईडच्या कार्यक्षमतेचा अभ्यास करण्याची त्यांची योजना आहे, जी एरोस्पेस उद्योगात पुढील अनुप्रयोगासाठी संबंधित असेल.