Учени от Националния университет за наука и технологии са изобретили иновативен материал
Разработката може да се похвали с най-високата точка на топене сред известните до момента съединения. Поради уникалната комбинация от физически, механични и топлинни свойства, материалът е обещаващ за използване в най-натоварените с топлина компоненти на въздухоплавателната индустрия. Такива са реактивните двигатели или острите предни ръбове на крилата, работещи при температури над 2000 градуса С.
В открития Космос
Много водещи космически агенции активно разработват космически устройства за многократна употреба. Това значително ще намали разходите за доставка на хора и товари в орбита. Също така ще съкрати интервалите от време между полетите.
Резултатите от разработването на подобни уреди са намаляването радиуса на заоблените острите предни ръбове на крилата до няколко сантиметра. Това води до значително увеличаване на повдигането и маневреността, както и до намаляване на аеродинамичното съпротивление.
Огромни натоварвания
При излизане от атмосферата и повторно влизане в нея, на повърхността на крилата на космическия апарат могат да се наблюдават температури от около 2000 градуса С. Те достигат 4000 градуса в самия ръб. Когато става въпрос за такива летателни средства се цели създаването и разработването на нови материали, които могат да работят при екстремни температури.
По време на последните разработки целта на учените беше да създадат материал с най-висока точка на топене и по-добри механични свойства. Тройната система на хафний-въглерод-азот, беше избрана, тъй като учените прогнозираха, че тя ще има висока топлопроводимост и устойчивост на окисляване. Оказва се че притежава и най-високата точка на топене сред всички известни съединения (приблизително 4200 градуса С).
Използвайки метода на високотемпературен синтез, учените получиха HfC0.5N0.35. Съединението има близък до теоретичния състав, с висока твърдост от 21,3 GPa. Тя е дори по-висока, отколкото в новите перспективни материали.
Предизвикателства
Трудно е да се измери точката на топене на съединенията, когато тя е над 4000 градуса С. Затова е предприето сравняване на температурите на топене на синтезираното съединение и хафниевя карбид. За целта са поставили компресирани HFC и HfCN проби върху графитна плоча. Тя е била оформена като дъмбел, чиято горната част е покрита, за да се избегнат загубите на топлина.
След това са я свързали с батерия, използвайки молибденови електроди. Всички тестове се извършват в дълбок вакуум. Тъй като напречното сечение на графитните плочи се различава, максималната температура е достигнала до най-тясната част. Резултатите от едновременното нагряване на новия материал са показали, че карбонитридът има по-висока точка на топене от хафниевия карбид.
В момента обаче конкретната точка на топене на новия материал е над 4000 градуса С и не може да бъде определена точно в лабораторията. В бъдеще екипът планира да проведе експерименти за измерване на температурата на топене чрез високотемпературна пирометрия, използвайки лазерно или електрическо съпротивление.
Учените възнамеряват да проучат ефективността на хафниевия карбонитрид в хиперзвукови условия, което ще бъде от значение за по-нататъшното им приложение в аерокосмическата индустрия.
