Ученые из Института физики прочности и материаловедения СО РАН создали уникальные слоисто-градиентные керамические композиты, способные выдерживать температуры свыше 3000 °C. Новый материал, созданный на основе оксида алюминия и карбида циркония, может стать прорывом для термоизоляции в энергетике и аэрокосмической отрасли, говорится на сайте Российской академии наук.
Главной особенностью разработки стала градиентная структура: свойства материала плавно меняются от слоя к слою. Композиты изготавливаются методом горячего прессования в вакууме. Процесс начинается с чистого оксида алюминия, затем послойно добавляется карбид циркония, а между ними формируются промежуточные слои из смеси обоих компонентов в разных пропорциях.
Как объяснил научный сотрудник лаборатории Алесь Буяков, секрет прочности кроется в балансе. Из-за разницы коэффициентов теплового расширения материалы ведут себя по-разному при нагреве. Карбид циркония создает сжимающие напряжения, которые блокируют распространение трещин, а оксид алюминия, наоборот, подвержен растягивающим нагрузкам. Градиентная структура позволяет сгладить эти различия, минимизируя риск расслоения и дефектов. Оптимальное количество слоев для максимальной трещиусточивости — пять или шесть.
Самое удивительное свойство нового композита — способность к «самозалечиванию». Под воздействием высоких температур и взаимодействия с окружающей средой на поверхности материала образуются новые защитные фазы — оксидные и силикатные структуры. Они заполняют микротрещины и сколы, восстанавливая до 80% первоначальной прочности изделия.
Таким образом, разработанная технология открывает путь к созданию изделий с регулируемой электропроводностью, теплопроводностью и высокой химической стойкостью. Такие материалы востребованы в современной электронике, энергетике и, конечно, в аэрокосмической промышленности, где требуются сверхнадежные теплозащитные покрытия.
Ранее ученые представили концептуальное устройство, которое улавливает парниковые газы и преобразует их в электрический ток. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tеch Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru