Група научника из НУСТ МИСИС развила је керамички материјал са највишом тачком топљења међу тренутно познатим једињењима. Због јединствене комбинације физичких, механичких и термичких својстава, материјал је перспективан за употребу у најтоплијим компонентама авиона, као што су носни оклопи, млазни мотори и оштре предње ивице крила које раде на температурама изнад 2000 степени Ц. Резултати су објављени у Церамицс Интернатионал.

Многе водеће свемирске агенције (НАСА, ЕСА, као и агенције Јапана,Кинаи Индија) активно развијају свемирске авионе за вишекратну употребу, што ће значајно смањити трошкове испоруке људи и терета у орбиту, као и смањити временске интервале између летова.

„Тренутно су постигнути значајни резултати у развоју оваквих уређаја. На пример, смањење радијуса заокруживања оштрих предњих ивица крила на неколико центиметара доводи до значајног повећања узгона и маневрисања, као и до смањења аеродинамичког отпора. Међутим, при изласку из атмосфере и поновном уласку у њу, на површини крила свемирског авиона могу се уочити температуре од око 2000 степени Ц, које на самој ивици достижу 4000 степени Ц. Стога, када је реч о таквим авионима, поставља се питање у вези са стварањем и развојем нових материјала који могу да раде на тако високим температурама“, каже Дмитриј Московских, руководилац Центра за грађевинске керамичке материјале НУСТ МИСИС.

Током недавних развоја, циљ научника је био да створе материјал са највишом тачком топљења и високим механичким својствима. Изабран је троструки систем хафнијум-угљеник-азот, хафнијум карбонитрид (Хф-ЦН), пошто су научници са Универзитета Браун (САД) раније предвидели да ће хафнијум карбонитрид имати високу топлотну проводљивост и отпорност на оксидацију, као и највеће топљење. тачка међу свим познатим једињењима (приближно 4200 степени Ц).

Методом самопропагирајуће високотемпературне синтезе, научници НУСТМИСИС-а су добили ХфЦ0.5Н0.35, (хафнијум карбонитрид) блиског теоретском саставу, са високом тврдоћом од 21,3 ГПа, што је чак и више него код нових перспективних материјала, као што су ЗрБ2/СиЦ (20,9 ГПа) и ХфБ2/СиЦ/ТаСи2 (18,1 ГПа).

„Тешко је измерити тачку топљења материјала када температура прелази 4000 степени С. Због тога смо одлучили да упоредимо температуре топљења синтетизованог једињења и оригиналног шампиона, хафнијум карбида. Да бисмо то урадили, ставили смо компримоване узорке ХФЦ и ХфЦН на графитну плочу у облику бучице, а врх покрили сличном плочом да бисмо избегли губитак топлоте“, каже Вероника Буиневич, постдипломац НУСТ МИСИС.

Затим су га повезали са батеријом помоћумолибденске електроде. Сви тестови су обављени у дубинивакуум. Пошто се пресеци графитних плоча разликују, максимална температура је постигнута у најужем делу. Резултати истовременог загревања новог материјала, карбонитрида и хафнијум карбида, показали су да карбонитрид има вишу тачку топљења од хафнијум карбида.

Међутим, тренутно је специфична тачка топљења новог материјала изнад 4000 степени Ц и није могла бити прецизно одређена у лабораторији. Тим у будућности планира да спроведе експерименте о мерењу температуре топљења високотемпературном пирометријом помоћу ласера ​​или електричног отпора. Такође планирају да проучавају перформансе добијеног хафнијум карбонитрида у хиперсоничним условима, што ће бити релевантно за даљу примену у ваздухопловној индустрији.