Sukurta naujo tipo, atspari itin aukštoms temperatūroms keramika pašalina svarb(iaus)ią kliūtį kelyje į hipergarsinius skrydžius.
Medžiagą, galinčią atlaikyti 3000 °C temperatūrą, galima pritaikyti daug kur, ypač – karinėje ir kosminėje technologijoje, bet plačiosios visuomenės dėmesį labiau traukia galimybė apskristi pasaulį per tiek laiko, kiek trunka trys „Sostų karų“ serijos.
Mančesterio universiteto ir Kinijos Centro Pietų universiteto (CSU) tyrėjai sukūrė keraminę dangą, atsparią dviems didžiausioms aukštos temperatūros sukeliamoms problemoms – abliacijai ir oksidacijai.
Įkaitinus bet kokią medžiagą iki pakankamai aukštos temperatūros, jos molekulės ims judėti laisviau ir atsiskirs, ypač, jeigu ją gramdys didžiuliu greičiu lekiančios dalelės. Tai vadinama abliacija.
Oksidacija yra reakcija su oksidatoriumi, dažniausiai deguonimi, dėl ko keičiasi medžiagos molekulinė struktūra.
Kad orlaivis galėtų judėti hipergarsiniu greičiu (>5M) ir neiškeptų, jo komponentus, ypač priekines plokštumas, reikia apsaugoti nuo aukštos temperatūros, susidarančios nuo suspaudžiamo orą ir trinties į jį.
Skraidant hipergarsiniais greičiais, šios temperatūros gali siekti 3000°C.
Galimybė nuskraidinti keleivius iš Londono į Niujorką per porą valandų, sukeltų keliavimo revoliuciją ir kai kas apie tai svajoja.
Čia neatsižvelgiama į komercinio naudingumo argumentus, ypač atsimenant Concorde istoriją
Dabar su karščiu kovojama aukštatemperatūre keramika (UHTC)
Dabar viršgarsinių lėktuvų korpusų, variklių dalys dažniausiai padengiamos cirkonio karbido UHTC.
Kitas perspektyvus aukštoms temperatūroms atsparios medžiagos kandidatas yra jo pusbrolis cirkonio diboridas (ZrB₂), kuris ne tik atsparus oksidavimuisi iki 1500° C, bet ir nedidelio tankio, bei santykinai nebrangus.
Deja, oksiduojantis ZrB₂ esančiam borui, medžiaga ỹra, ir daro tai katastrofiškai.
Skriedami 5 machų greičiu, to patirti tikrai nenorėtumėte.
Naujuoju tyrimu aptikta dar perspektyvesnė karbidinės keramikos forma, galinti atlaikyti itin aukštas temperatūras, atsirandančias skrendant hipergarsiniu greičiu.
„Dabartinių ekstremaliose sąlygose turinčių veikti UHTC kandidatų sąrašas ribotas, tad verta įvertinti naujos vienafazės keramikos potencialą dėl mažesnio garavimo ir didesnio atsparumo oksidavimuisi," sako tyrimo vadovas Ping Xiao
„Be to, tokios keramikos įterpimas į anglies pluoštu sustiprintus anglies matricų kompozitus yra efektyvus būdas padidinti atsparumą terminiam šokui.“
Dangą sudaro mišinys iš cirkonio, titano, anglies ir boro, įterptų į anglies kompozitą, naudojant reaktyvaus lydalo infiltracijos procesą.
Nors jo savybės panašios į kitų UHTC, dėl santykinai mažos boro koncentracijos jam būdinga mažesnė abliacija, o anglies struktūra apsaugo nuo terminio šoko, suplėšančio tokias medžiagas, kaip ZrB₂.
„Pateikiami eksperimento rezultatai rodo, kad karbido danga atsparesnė abliacijai 2000-3000°C temperatūroje už egzistuojančius UHTC kandidatus, tokius kaip Zr pagrindo karbidai ir ir diboridai bei kiti aukštatemperatūriai kompozitai,“ rašo tyrėjai pranešime.
Tiesą sakant, naujoji medžiaga lenkia ZrB₂ atsparumą abliacijai 12 kartų.
Liūdna tik, kad per pietų pertrauką apsipirkti į kitą Žemės pusrutulį galėsime skristi dar negreit. Daug labiau tikėtina, kad tokia technologija pirmiausia ras karinį ar kosminį pritaikymą, o ne džiugins mus skrydžiais hipergarsiniais lėktuvais.
Kaip bebūtų, svajonė dar žingsneliu arčiau.
Technologijos.lt
