21.04.2017
Недавно исследовательская лаборатория университета Райс в сотрудничестве с НАСА разработала новое волокно из карбида кремния. Оно действует в качестве устройства крепления и планируется для использования в термической оснастке. Если точнее, то материал предназначен для защиты от тепла, вырабатываемого ракетными двигателями нового поколения. Также волокна должны противостоять давлению.
Результаты исследований были опубликованы в журнале Американского химического общества Applied Materials and Interfaces.
Особенности разработки
Основное свойство нового материала – усиление композитов, которые используются в современных ракетных двигателях. Как итог, они смогут выдерживать температуру до 1600°С. В теории у волокон из карбида кремния, разрабатываемых сегодня и используемых в керамических композитах в ракетах, присутствует существенный недостаток. Они чувствительны к воздействию кислорода, который пагубно на них влияет: приводит к хрупкости и провоцирует растрескивания.
Новый материал, по заверениям ученых, создает весьма сильные соединения. Как результат, склонность композита к растрескиванию практически исчезает, сам он становится непроницаемым, поэтому кислород не может влиять на химический состав материала.
Главные исследователи Амелия Харт и Чандра Сехар Тивари настроены по отношению к разработке весьма оптимистично. Ключевыми характеристиками они считают:
- высокую прочность;
- сравнительную легкость;
- устойчивость к повышенным температурам, что особенно важно при условии использования в ракетных двигателях. Изначально тестирование проводилось на соплах, теперь инновацию собираются внедрять и в другие конструкционные элементы, а также в скоростные газовые горелки.
Особенно ученые отмечают вес волокон. По словам Амелии Харт, до использования композитов из карбида кремния многие детали двигателя изготавливались из никелевых сплавов со сверхвысокими характеристиками. Они запускали функционирование системы охлаждения и показывали отменные результаты, однако были весьма тяжелыми. Как известно, в ракетостроении вес играет немалую роль, а потому элементы с меньшей массой являются особенно ценными. Этому требованию и соответствуют недавно разработанные волокна.
Также Харт отметила, что в дальнейшем ее методы преобразования будут применяться по отношению к прочим углеродным наноматериалам. Это позволит создавать уникальные трехмерные изделия для дополнительного использования.