Учёные Уральского федерального университета разработали шесть составов высокоэнтропийной керамики, которую предлагают использовать в авиакосмической отрасли и других сферах, где материалы подвергаются высоким температурам и радиации. Об этом сообщили в УрФУ.

По данным университета, экспериментальные образцы выдерживают нагрев до 2100 °C и перепады температур, а также обладают высокой радиационной стойкостью. По ряду характеристик разработка превосходит стабилизированный диоксид циркония – материал, который сейчас широко применяется в промышленности.

«Мы работаем с высокоэнтропийными материалами – новым классом сложных оксидов, которые состоят из пяти или более компонентов. При этом такие материалы не являются композитами, а представляют единый твёрдый раствор пяти и более составляющих, которые образуют общую кристаллическую решётку. За счёт вариации этих компонентов мы можем влиять на свойства керамики», – рассказал инженер кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Роман Бастриков.

Изменяя состав материала, исследователи получили шесть вариантов керамики с разными тепло- и электрофизическими характеристиками. Испытания показали, что все образцы устойчивы к радиации, а некоторые из них после облучения практически не изменили свою структуру.

«Все образцы обладают высокой радиационной стойкостью, а некоторые сплавы и вовсе не "почувствовали" облучение. Тогда как, например, у стабилизированного оксида циркония при этих же дозах облучения происходит изменение структуры», – отметил Бастриков.

По словам разработчиков, новая керамика также менее подвержена разрушению, чем диоксид циркония. Её коэффициент термического расширения близок к показателям металлов, благодаря чему материал способен лучше переносить перепады температуры и меньше деформироваться вместе с металлической основой.

Разработку рассматривают в качестве основы для теплозащитных покрытий в авиакосмической отрасли, электролитов для твёрдооксидных топливных элементов, подложек и изоляторов бортовой электроники. Кроме того, материал может применяться в конструкциях гиперзвуковых аппаратов, в том числе космопланов и гиперзвуковых лайнеров.

«В планах нашей научной группы – коммерциализировать технологию. Мы открыты к сотрудничеству с индустриальными партнёрами по ряду перспективных направлений. Полагаем, что предложенные материалы способны занять собственную нишу на рынке, поскольку наукоёмкие отрасли промышленности испытывают постоянную потребность в керамических материалах с заданным комплексом свойств», – рассказал старший научный сотрудник кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Фёдор Зыков.

Испытания на устойчивость к температурным перепадам и радиации специалисты УрФУ проводили совместно с учёными Института химии твёрдого тела УрО РАН и Института электрофизики УрО РАН. Результаты исследования опубликованы в Journal of the European Ceramic Society. Работу поддержало Минобрнауки России.

Мероприятие для возрастной категории 18+

Поддержать редакцию