Un grupo de científicos de NUST MISIS desarrolló un material cerámico con el punto de fusión más alto entre los compuestos actualmente conocidos. Debido a la combinación única de físico, propiedades mecánicas y térmicas, el material es prometedor para su uso en los componentes de aeronaves más cargados de calor, como carenados de nariz, motores a reacción y bordes frontales afilados de alas que operan a temperaturas superiores a 2000 grados C. Los resultados se publican en Cerámica Internacional .

Muchas agencias espaciales líderes (NASA, ESA, así como agencias de Japón, China e India) están desarrollando activamente aviones espaciales reutilizables, lo que reducirá significativamente el costo de llevar personas y carga a la órbita, así como reducir los intervalos de tiempo entre vuelos.

"En la actualidad, Se han logrado resultados significativos en el desarrollo de tales dispositivos. Por ejemplo, Reducir el radio de redondeo de los bordes frontales afilados de las alas a unos pocos centímetros conduce a un aumento significativo en la sustentación y maniobrabilidad. además de reducir la resistencia aerodinámica. Sin embargo, al salir de la atmósfera y volver a entrar en ella, en la superficie de las alas del avión espacial, se pueden observar temperaturas de unos 2000 grados C, alcanzando 4000 grados C en el mismo borde. Por lo tanto, cuando se trata de tales aviones, hay una pregunta asociada con la creación y desarrollo de nuevos materiales que pueden funcionar a temperaturas tan altas, "dice Dmitry Moskovskikh, director del Centro NUST MISIS de Materiales Cerámicos para la Construcción.

Durante desarrollos recientes, el objetivo de los científicos era crear un material con el punto de fusión más alto y altas propiedades mecánicas. El sistema triple hafnio-carbono-nitrógeno, carbonitruro de hafnio (Hf-C-N), fue elegido, como los científicos de la Universidad de Brown (EE.UU.) predijeron previamente que el carbonitruro de hafnio tendría una alta conductividad térmica y resistencia a la oxidación, así como el punto de fusión más alto entre todos los compuestos conocidos (aproximadamente 4200 grados C).

Utilizando el método de autopropagación de síntesis a alta temperatura, los científicos de NUSTMISIS obtuvieron HfC _0,5 norte _0,35 , (carbonitruro de hafnio) cercano a la composición teórica, con una alta dureza de 21,3 GPa, que es incluso mayor que en nuevos materiales prometedores, como ZrB ₂ / SiC (20,9 GPa) y HfB ₂ / SiC / TaSi ₂ (18,1 GPa).

"Es difícil medir el punto de fusión de un material cuando excede los 4000 grados С. Por lo tanto, decidimos comparar las temperaturas de fusión del compuesto sintetizado y el campeón original, carburo de hafnio. Para hacer esto, colocamos muestras comprimidas de HFC y HfCN en una placa de grafito con forma de mancuerna, y cubrió la parte superior con una placa similar para evitar la pérdida de calor, "dice Veronika Buinevich, Estudiante de postgrado de NUST MISIS.

Próximo, lo conectaron a una batería usando electrodos de molibdeno. Todas las pruebas se realizaron en vacío profundo. Dado que la sección transversal de las placas de grafito es diferente, la temperatura máxima se alcanzó en la parte más estrecha. Los resultados del calentamiento simultáneo del nuevo material, carbonitruro, y carburo de hafnio, mostró que el carbonitruro tiene un punto de fusión más alto que el carburo de hafnio.

Sin embargo, en este momento, el punto de fusión específico del nuevo material es superior a 4000 grados C, y no se pudo determinar con precisión en el laboratorio. En el futuro, el equipo planea realizar experimentos para medir la temperatura de fusión mediante pirometría de alta temperatura utilizando un láser o una resistencia eléctrica. También planean estudiar el rendimiento del carbonitruro de hafnio resultante en condiciones hipersónicas, que será relevante para una mayor aplicación en la industria aeroespacial.