Oamenii de stiinta de la MISIS (Universitatea Nationala de Stiinte si Tehnologie din Moscova) au creat recent in laborator carbonitrida de hafniu (HfCxNy), un material ceramic capabil sa reziste la o temperatura record de 4200 °C.
Primul experiment al carbonitridei de hafniu a avut loc in vid
Descoperirea cercetatorilor rusi este confirmata de rezultatele simularilor pe computer, care au confirmat proprietatile refractare exceptionale si durabilitatea acestui material. Anterior, carbura de tantal-hafniu a fost considerata substanta cea mai refractara din lume, cu un punct de topire de 3990 °C. Dupa incheierea crizei coronavirusului, oamenii de stiinta intentioneaza sa efectueze un experiment care va determina precis punctul de topire al noului material.
In continuare, oamenii de stiinta au comparat fuzibilitatea a doua materiale: carbura de tantal-hafniu (care se stia ca se topeste la 3990 °C) si noua carbonitrida de hafniu. Folosind o baterie si electrozi de molibden, au incalzit simultan cele doua materiale in vid, la temperaturi extrem de ridicate. In final, carbura s-a topit, iar carbonitrida a ramas neschimbata. Cu toate acestea, in acest moment, oamenii de stiinta nu au putut determina exact temperatura specifica de topire a noului material dar aceasta depaseste oricum 4000 °C.
Pentru a confirma toate proprietatile noului material, prevazute de simularea computerului, oamenii de stiinta trebuie sa efectueze experimente suplimentare. Pentru aceasta, potrivit profesorului Dmitry Moskovsky, a fost incheiat un acord de colaborare cu Institutul Comun pentru Temperaturi Ridicate al Academiei Ruse de Stiinte privind efectuarea unei analize pirometrice, procedeu ce a fost amanat din cauza pandemiei COVID-19.
Industria aerospatiala va beneficia prima de calitatile carbonitridei de hafniu
Dupa inlaturarea restrictiilor, se planifica realizarea unui studiu in timpul caruia carbonitrida de hafniu va fi topita cu un laser, cu masurarea simultana a proprietatilor termofizice, inclusiv a punctului de topire.
Potrivit oamenilor de stiinta, dezvoltarea unor astfel de materiale la temperaturi ridicate va fi la mare cerere in industria aerospatiala, precum si cea producatoare de echipamente militare speciale. La viteza hipersonica si la trecerea prin atmosfera Pamantului, motoarele, aripile si exteriorul aeronavelor functioneaza la temperaturi de peste 2000 °C si trebuie protejate de efectele mediului extern. Astfel de dispozitive folosesc protectie termica ceramica folosind cele mai durabile si mai refractare materiale compozite.
In viitor, pentru a testa posibilitatea utilizarii carbonitridei de hafniu in industria aerospatiala, este prevazut un studiu hipersonic pentru a studia ablatia – evaporarea straturilor exterioare ale acestui material la temperaturi ridicate.