Chinese wetenschappers hebben een keramisch materiaal ontwikkeld dat temperaturen tot 3600°C kan weerstaan in een oxiderende omgeving, wat de huidige thermische limieten bij hypersonische vluchten overtreft.
Zelfs de modernste hypersonische voertuigen van vandaag de dag ondervinden structurele uitdagingen onder extreme thermische omstandigheden.
Volgens de South China Morning Post beginnen de meeste materialen al te falen bij temperaturen lager dan 3000°C.
De thermische beschermpanelen van de Starship van SpaceX kunnen bijvoorbeeld temperaturen van ongeveer 1371 graden Celsius aan, volgens sommige schattingen.
Maar de recente studie, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials, beschrijft de indrukwekkende capaciteiten van de carbiden keramiek, die bestaat uit elementen zoals hafnium, tantaal, zirconium en wolfraam.
Volgens de onderzoekers “toont het materiaal een aanzienlijk lagere oxidatiesnelheid bij 3600 graden Celsius onder laserbestraling dan enig eerder gerapporteerd materiaal.”
De uitzonderlijke prestaties zijn te danken aan de unieke structuur van de oxidelaag van het materiaal. Omdat de verschillende elementen in het materiaal verschillende affiniteiten voor zuurstof hebben bij hoge temperaturen, vormt het materiaal een dichte oxidelaag.
Specifiek fungeert het wolfraam-skelet, dat zeer resistent is tegen oxidatie, gevuld met oxiden van andere elementen, als een barrière die voorkomt dat zuurstof dieper in het materiaal doordringt.
“Ons team heeft voor het eerst ter wereld deze lang bestaande grens overschreden door middel van een multicomponent hoogentropie ontwerp,” zei Chu Yanhui, professor aan de South China University of Technology, tegen SCMP.
Volgens Chu kan de nieuwe carbiden keramiek “direct worden gebruikt als een buitenste beschermlaag voor ruimtevaartuigen of in energiesystemen om directe blootstelling aan hoge temperaturen te weerstaan.”
Foto en video: Pixabay. Deze inhoud is gecreëerd met behulp van AI en nagekeken door het redactie team.
