Новият хиперзвуков топлинен щит на Китай преодолява термичните ограничения и издържа на температура от 3600 °C

Новата карбидна керамика, разработена в Китай, може да издържа на много високи температури.

Китайски учени са създали нов материал, способен да издържа на температури до 3600 градуса по Целзий (6512 градуса по Фаренхайт) в окислителна среда.

С други думи, новият материал, карбидна керамика, е в състояние да издържи на температури, надвишаващи сегашните термични ограничения за хиперзвукови полети, разкрива доклад на South China Morning Post (SCMP).

Новият свръхустойчив материал за хиперзвуков полет

Хиперзвуковите апарати се нуждаят от материали, които запазват структурната цялост при екстремни условия. Повечето материали започват да се разрушават доста под 3000 градуса. Металните сплави обикновено се разрушават при температури, по-високи от 2000 градуса. Мегакорабът Starship на SpaceX, например, разполага с плочки за топлинен щит, които могат да издържат на около 1371 градуса по Целзий (2500 градуса по Фаренхайт).

Сега екип от учени от Китай обяви разработването на своя нова карбидна керамика, способна да издържа на много по-високи температури. Екипът публикува своите открития в статия в списание Advanced Materials.

„Нашият екип за първи път в световен мащаб надхвърли тази дългогодишна граница чрез високоентропийна многокомпонентна конструкция“, заяви пред SCMP Чу Янхуи, професор в Южнокитайския технологичен университет.

„Разработената от нас карбидна керамика, съставена от елементи като хафний, тантал, цирконий и волфрам, показва значително по-ниска скорост на окисление при 3600 градуса по Целзий при лазерно облъчване в сравнение с всички досегашни материали“, продължават те.

Водещите световни космически сили се надпреварват да подобряват възможностите си за хиперзвукови самолети и оръжия. Технологията позволява на ракетата-носител или оръжието да прелети до всяка точка на света за по-малко от час. Всъщност китайските военни изследователи твърдят, че са разработили оръжие, което може да нанесе удар навсякъде по света само за 30 минути.

Първи в света

Според учените впечатляващите характеристики на техния материал се дължат на уникалната му структура от оксидни слоеве. Един от най-важните компоненти е скелет на основата на волфрам, запълнен с оксиди на другите елементи от материала. Тези оксиди предпазват волфрама от по-нататъшно окисление и служат като бариера, като не позволяват на кислорода да проникне в материала.

Екипът ускорява разработването на своя материал с помощта на високопроизводителна платформа за лазерно тестване. Обикновено учените трябва да преминат през дълъг етап на тестване в аеродинамичен тунел. Използвайки лазерното тестване, те успяха да наблюдават и анализират образци от материала, докато те се нагряваха до приблизително 3800 градуса по Целзий.

Според Чу новата карбидна керамика „може да се използва директно като външен защитен слой за космическите кораби или в енергийните системи, за да издържа на директното излагане на високи температури“.

„Това е първият път в световен мащаб, когато работната температура на основен материал достига 3600 градуса по Целзий, като се преодолява дългогодишната бариера от 3000 градуса, която от години предизвикваше индустрията“, продължава той. „Като базов материал керамиката може да се произвежда във вид на композитни материали или да се използва като покритие. Потенциалните приложения включват аерокосмически компоненти, системи за защита на оръжия и дори полупроводникова литография, където може да предпазва компонентите от плазмено излъчване.“

Според доклада на SCMP екипът работи с индустриални партньори, за да установи потенциално по-ниски производствени разходи. Освен това те използват изкуствен интелект, за да подпомогнат оптимизирането на материала, с цел да подобрят още повече неговите характеристики.