Sekumpulan saintis dari NUST MISIS membangunkan bahan seramik dengan takat lebur tertinggi antara sebatian yang diketahui sekarang. Disebabkan oleh gabungan unik sifat fizikal, mekanikal dan haba, bahan ini menjanjikan untuk digunakan dalam komponen pesawat yang paling sarat haba, seperti fairing hidung, enjin jet dan tepi hadapan sayap yang tajam yang beroperasi pada suhu melebihi 2000 darjah C. Hasilnya diterbitkan dalam Ceramics International.

Banyak agensi angkasa lepas terkemuka (NASA, ESA, serta agensi Jepun,Chinadan India) sedang giat membangunkan pesawat angkasa yang boleh diguna semula, yang akan mengurangkan dengan ketara kos penghantaran orang dan kargo ke orbit, serta mengurangkan selang masa antara penerbangan.

“Pada masa ini, hasil yang ketara telah dicapai dalam pembangunan peranti sedemikian. Sebagai contoh, mengurangkan jejari pembulatan tepi hadapan sayap yang tajam kepada beberapa sentimeter membawa kepada peningkatan ketara dalam daya angkat dan kebolehgerakan, serta mengurangkan seretan aerodinamik. Walau bagaimanapun, apabila keluar dari atmosfera dan memasukinya semula, pada permukaan sayap pesawat angkasa, suhu kira-kira 2000 darjah C boleh diperhatikan, mencapai 4000 darjah C di bahagian paling tepi. Oleh itu, apabila ia berkaitan dengan pesawat sebegitu, terdapat persoalan yang berkaitan dengan penciptaan dan pembangunan bahan baharu yang boleh berfungsi pada suhu yang begitu tinggi,” kata Dmitry Moskovskikh, ketua Pusat NUST MISIS untuk Bahan Seramik Pembinaan.

Semasa perkembangan terkini, matlamat saintis adalah untuk mencipta bahan dengan takat lebur tertinggi dan sifat mekanikal yang tinggi. Sistem triple hafnium-carbon-nitrogen, hafnium carbonitride (Hf-CN), telah dipilih, kerana saintis dari Brown University (AS) sebelum ini meramalkan bahawa hafnium carbonitride akan mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan ketahanan terhadap pengoksidaan, serta lebur tertinggi. titik di antara semua sebatian yang diketahui (kira-kira 4200 darjah C).

Menggunakan kaedah sintesis suhu tinggi penyebaran sendiri, saintis NUSTMISIS memperoleh HfC0.5N0.35, (hafnium karbonitrida) hampir dengan komposisi teori, dengan kekerasan tinggi 21.3 GPa, yang lebih tinggi daripada bahan baru yang menjanjikan, seperti ZrB2/SiC (20.9 GPa) dan HfB2/SiC/TaSi2 (18.1 GPa).

“Sukar untuk mengukur takat lebur bahan apabila melebihi 4000 darjah С. Oleh itu, kami memutuskan untuk membandingkan suhu lebur sebatian tersintesis dan juara asal, hafnium karbida. Untuk melakukan ini, kami meletakkan sampel HFC dan HfCN yang dimampatkan pada plat grafit berbentuk seperti dumbbell, dan menutup bahagian atas dengan plat yang serupa untuk mengelakkan kehilangan haba, "kata Veronika Buinevich, pelajar pasca siswazah NUST MISIS.

Seterusnya, mereka menyambungkannya ke bateri menggunakanelektrod molibdenum. Semua ujian dilakukan secara mendalamvakum. Oleh kerana keratan rentas plat grafit berbeza, suhu maksimum dicapai di bahagian paling sempit. Keputusan pemanasan serentak bahan baru, karbonitrida, dan hafnium karbida, menunjukkan bahawa karbonitrida mempunyai takat lebur yang lebih tinggi daripada hafnium karbida.

Walau bagaimanapun, pada masa ini, takat lebur khusus bahan baharu adalah melebihi 4000 darjah C, dan tidak dapat ditentukan dengan tepat di makmal. Pada masa hadapan, pasukan itu merancang untuk menjalankan eksperimen untuk mengukur suhu lebur dengan pyrometri suhu tinggi menggunakan laser atau rintangan elektrik. Mereka juga merancang untuk mengkaji prestasi karbonitrida hafnium yang terhasil dalam keadaan hipersonik, yang akan relevan untuk aplikasi selanjutnya dalam industri aeroangkasa.