Ученые объявили о прорыве в создании гиперзвукового теплозащитного экрана

Новости сегодня - Ученые объявили о прорыве в создании гиперзвукового теплозащитного экрана

Совершив гигантский скачок в направлении будущих гиперзвуковых полетов, китайские ученые обратились к многомасштабным технологиям для разработки нового революционного материала, который получил рекордно высокие оценки в испытаниях на жизненную прочность и теплоизоляционные свойства.

Ученые говорят, что их пористое керамическое творение открывает двери для более широких исследований в области аэрокосмической промышленности, химического машиностроения, передачи и производства энергии .

«Впервые сообщается о проектировании многомасштабной структуры и быстром изготовлении… высокоэнтропийной керамики с помощью сверхбыстрой технологии высокотемпературного синтеза, которая может привести к исключительной несущей способности к механическим нагрузкам и высоким теплоизоляционным характеристикам », — заявили в компании. Об этом говорят исследователи в статье , опубликованной 2 января в журнале Advanced Materials .

Ученые уже давно сталкиваются с проблемами разработки прочных и легких материалов с низкой теплопроводностью, что имеет решающее значение, особенно для гиперзвуковых путешествий. Керамические материалы многообещающи, поскольку они обладают низкой теплопроводностью , высокими температурами плавления и коррозионной стойкостью, а также негорючими.

Но исследовательские проекты на больших глубинах под поверхностью Земли, а также в космическом пространстве сталкиваются с чрезвычайно высокими температурами и давлением. Традиционных керамических материалов в этих случаях недостаточно.

Легкие пористые материалы обеспечивают низкую теплопередачу, но за это желаемое свойство часто приходится платить большей хрупкостью.

В своем отчете «Сверхпрочная и высокотеплоизолирующая пористая высокоэнтропийная керамика до 2000 °C» исследователи из Школы материаловедения и инженерии Университета Гуанчжоу заявили: «Необходимо найти способы одновременно улучшить механическую прочность и теплоизоляцию . емкость пористой керамики».

Поэтому они обратились к концепции высокоэнтропийного дизайна, чтобы создать пористый керамический материал, который обеспечивает хороший баланс между прочностью и термостойкостью без обычных недостатков.

Высокоэнтропийный дизайн фокусируется на использовании равных размеров нескольких элементов, которые можно использовать для создания более прочных, термостойких и более стабильных компонентов.

Исследователи разработали материал, который соответствует строгим критериям изоляции и веса для аэрокосмических полетов. Их новое керамическое творение, получившее скромное название 9PHEB — пористый высокоэнтропийный диборид с 9 катионами, — обеспечивает «исключительную термическую стабильность» и «сверхвысокую прочность на сжатие», говорят исследователи.

«Высококачественные интерфейсы, характеризующиеся прочным соединением без дефектов или аморфных фаз, могут способствовать быстрой передаче силы вдоль строительного блока и ко многим другим через соединения при нагрузке, что приводит к значительному повышению механической прочности», — говорится в отчете.

Аварии в аэрокосмической отрасли, вызванные жарой и стрессом, на протяжении многих лет попадали в заголовки газет.

Трагедия «Челленджера» в 1986 году была связана с резиновыми уплотнительными кольцами, которые образовывали уплотнение между ракетными ускорителями. Теряя гибкость при низких температурах, их можно было использовать только при температуре выше 53 градусов. Однако «Челленджер» был запущен при температуре, опустившейся до 36 градусов. Уплотнительные кольца потеряли эластичность, вышли из строя, произошла утечка взрывоопасных газов, что привело к катастрофическому взрыву, в результате которого погибли все семь астронавтов.

Вторая катастрофа шаттла произошла 17 лет спустя, когда пенопластовая изоляция внешнего бака шаттла «Колумбия» оторвалась и задела плиты теплозащиты, что привело к нарушению внутреннего теплозащитного экрана крыла, что привело к распаду шаттла и гибели всех семи астронавтов на борту.

Исследователи говорят, что их новый материал обещает прогресс в аэрокосмических исследованиях.

«Превосходные механические и теплоизоляционные свойства [9PHEB] делают его привлекательным материалом для надежной теплоизоляции в экстремальных условиях», — пояснили они.

Новости партнеров: