Naukowcy z Południowochińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (SCUT) opracowali ceramiczny materiał na bazie węglików, który przetrwa ekstremalne temperatury w środowisku utleniającym. Nie jest to byle wynik, bo temperaturowa wytrzymałość tego materiału jest po prostu rekordowa i nie jest to wcale “laboratoryjna sztuka dla sztuki”, a rzeczywiście coraz bardziej potrzebny sprzęt. Samoloty hipersoniczne i pojazdy powracające z orbity doświadczają bowiem ekstremalnych temperatur, a to szczególnie na krawędziach natarcia i osłonach termicznych. Tradycyjne materiały, czyli stopy metali, kompozyty węglowe, a nawet kafelki SpaceX zawodzą już przy 3000°C, a ta ceramika z takiej temperatury wręcz nie robi sobie niczego szczególnego.
Chiny pokazały ceramiczną tarczę odporną na 3600°C. To przełom zwłaszcza dla broni hipersonicznej?
Sekretem chińskiej ceramiki jest wysokoentropowa, wieloskładnikowa receptura, bo mieszanka kilku metali ogniotrwałych. Mowa dokładnie o kombinacji hafnu, tantalu, cyrkonu i wolframu, która to działa wręcz w sposób proaktywny, bo podczas nagrzewania tego materiału wytwarzana jest bogata w wolfram warstwa zewnętrzna i to właśnie ona chroni wnętrze przed utlenianiem. Warto zauważyć, że naukowcy mieli potwierdzić tę wyjątkowość materiału w ramach specjalnych testów z wykorzystaniem ogrzewania laserowego, a nie klasycznych tuneli aerodynamicznych.
Czytaj też: Stało się nieuniknione. Najpierw flota, a teraz Chiny zrobiły to…
Tego typu ceramika ma ogrom zastosowań i tyczy się to głównie tego, co może latać nad naszymi głowami. Oczywiście w grę wchodzą też osłony plazmowe w litografii półprzewodników, reaktory fuzyjne, a także systemy energetyczne o wysokim strumieniu ciepła, które mogą zyskać nową warstwę ochronną, ale to zastosowania wojskowe i awioniczne budzą największe zainteresowanie. Nie tylko pociski, ale też samoloty, które przekraczają prędkości hipersoniczne (Mach 5), muszą wytrzymywać podczas lotu ogromne temperatury, więc taki materiał jest w ich przypadku wręcz na wagę złota. Zwłaszcza że większość maszyn tego typu jest zbudowana z wielu “ostrych” krawędzi, a nie zaokrąglonych.
Czytaj też: Francuzi pokazali nową broń. Jest wielka i pełna niszczycielskiego potencjału
Oczywiście rewolucja w laboratorium nie oznacza natychmiastowej rewolucji w praktyce, bo teraz zespół naukowców pracuje nad optymalizacją kosztów takiego materiału z rzadkich pierwiastków. Nadal nie wiemy też, jak rzeczywiście materiał zachowa się w realnych warunkach i czy aby nie będzie zbyt delikatny, czy nawet jednorazowego użytku. Zwłaszcza że znane nam ceramiki ultrawysokotemperaturowe są często kruche. Musimy też pamiętać, że materiały wytrzymujące powyżej 2000 °C już istnieją. W grę wchodzi tutaj m.in. węglik hafnu czy diborek cyrkonu, ale te utleniają się lub pękają w prawdziwych warunkach, a to coś, co ma już nie dręczyć chińskiego materiału.
Czytaj też: Chiński gigant w tajnej bazie. Zdjęcia satelitarne pokazały coś, co zwala z nóg
Nowy ceramiczny materiał przełamuje więc barierę 3000 °C, która ograniczała rozwój technologii hipersonicznych i powrotu z orbity. Jego stabilność w warunkach utleniających do 3600°C może zrewolucjonizować projektowanie osłon cieplnych, konstrukcji rakietowych i zastosowań przemysłowych. To więc rzeczywisty przełom, ale droga do komercjalizacji, produkcji masowej i integracji z systemami nadal przed nami.