Исследователи из Манчестерского университета в сотрудничестве с Центральным Южным Университетом (CSU) (Китай) создали керамическое покрытие на основе карбида, которое может революционизировать гиперзвуковые перемещения.

Оно сможет применяться в воздушном транспорте, космических аппаратах и военной технике.

При движении в пять раз быстрее, чем скорость звука, тепло, выделяемое воздухом и газом в атмосфере, может достигать 2000–3000 ° C, что серьезно влияет на структурную целостность самолета.

Структурные проблемы в основном вызваны окислением и абляцией, когда чрезвычайно горячий воздух и газ удаляют поверхностные слои из металлических материалов самолета. Для борьбы с этой проблемой требуются сверхвысокотемпературные керамики (англ. ultra-high temperature ceramics, UHTC).

Но в настоящее время даже обычные UHTC не могут удовлетворять предъявляемым требованиям по абляции для перемещений с такими экстремальными скоростями и температурами. Тем не менее, исследователи разработали и изготовили карбидное покрытие, которое, по их словам, значительно превосходит стойкость к температурам до 3000 °C по сравнению с существующими UHTC.

Профессор Филип Уитерс из Манчестерского университета сказал: «Гиперзвуковой самолет мог бы летать из Лондона в Нью-Йорк всего за два часа и революционизировать как коммерческие, так и пригородные поездки. Но в настоящее время одной из самых больших проблем является защита важных компонентов от сильного окисления и экстремального воздействия тепловых потоков».

Разработанное карбидное покрытие оказалось в 12 раз лучше, чем обычный UHTC, карбид циркония (ZrC). ZrC представляет собой чрезвычайно твердый огнеупорный керамический материал, широко используемый для режущих инструментов.

По мнению исследователей, улучшенные характеристики покрытия обусловлены его уникальным структурным составом. Покрытие производится с использованием процесса, называемого реактивной инфильтрацией расплава (англ. reactive melt infiltration), что значительно сокращает время, необходимое для его изготовления, и оно усилено углерод-углеродным композитом. Это делает его не только прочным, но и чрезвычайно устойчивым к обычной деградации поверхности.

Исследователи пояснили:

«Существующие UHTC-материалы для использования в экстремальных условиях ограничены, и стоит исследовать потенциал новой однофазной керамики с точки зрения уменьшения испарения и лучших противоокислительных свойств. Кроме того, было показано, что введение такой керамики в композиты с углеродной матрицей может быть эффективным способом повышения устойчивости к термическому удару».