Команда китайських вчених зі Школи матеріалознавства та інженерії Університету Гуанчжоу представила нову пористу кераміку з безпрецедентною міцністю та ізоляційними властивостями, яка може змінити майбутнє аерокосмічних технологій.

Ця високоентропійна диборидна кераміка, що отримала назву 9PHEB, пропонує тонкий баланс між механічною міцністю і теплоізоляцією, що робить її ідеальним кандидатом для застосування в гіперзвукових літаках. Як зазначає Interesting Engineering, пористі керамічні матеріали мають великий попит завдяки своїй легкості, хімічній інертності та низькій теплопровідності, які сприяють їхнім винятковим ізоляційним можливостям.

Однак знайти баланс між високою механічною міцністю і теплоізоляцією в цих матеріалах виявилося непросто. Підвищення теплоізоляції шляхом збільшення кількості пор традиційно знижує механічну міцність, що робить їх непридатними для складних аерокосмічних застосувань. Дослідницька група розв’язала цю проблему, використовуючи багатомасштабний структурний дизайн для 9PHEB. Ця кераміка може похвалитися ультрадисперсними порами на мікрорівні, високоякісними інтерфейсами на нанорівні та спотворенням кристалічної решітки на атомному рівні – все це сприяє її винятковим властивостям.

Унікальна конструкція містить близько 92% ультратонких пор розміром від 0,8 до 1,2 мікрометра, що відрізняє її від інших керамічних матеріалів завдяки чудовим теплоізоляційним властивостям. Попри свою 50% пористість, 9PHEB демонструє надвисоку міцність на стиск – приблизно 337 мегапаскалів при кімнатній температурі, що перевершує показники пористої кераміки, про які повідомлялося раніше.

Ця нова міцність має вирішальне значення для її потенційного застосування в екстремальних умовах, таких як інтенсивні середовища, що виникають під час гіперзвукового польоту. Кераміка пройшла суворі випробування на ізоляцію та термостійкість, продемонструвавши свої чудові характеристики. Навіть за палючих температур у  500 градусів за Цельсієм 9PHEB зберіг вражаючі 98,5% своєї міцності. Примітно, що вона продемонструвала пластичну деформацію при 2000 градусів за Цельсієм – якість, яка відсутня у традиційної крихкої кераміки.

Міцність та ізоляційні властивості кераміки зумовлені її високоентропійним дизайном – концепцією, що передбачає стратегічне змішування дев’яти катіонних компонентів.

Завдяки унікальному поєднанню міцності та ізоляції, 9PHEB відіграватиме ключову роль в аерокосмічній, енергетичній та хімічній галузях. Експерти передбачають його потенційне застосування в якості теплоізоляційного матеріалу в наступному поколінні гіперзвукових літаків.

Источник: root-nation.com