Что будет, если скрестить прочность керамики с пластичностью металла, а затем проапгрейдить это всё цирконием? А вот наши учёные не стали гадать и сделали это, получив материал, который не боится даже адского пламени. Как это может изменить наши самолёты, ракеты и электростанции?При слове «керамика» обычно думаешь, ну, либо о маминой любимой чашке, либо модной сковородке с антипригарным покрытием. Может, кто-то вспомнит ещё про тормозные диски на спорткарах. В общем, это про что-то хрупкое или просто очень твёрдое. Но точно не материал, из которого можно делать лопатки турбин для сверхзвукового самолёта или детали космического корабля. А зря. ferra.ru Потому что учёные из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН и Института химии ФИЦ «Коми научный центр УрО РАН» недавно взяли и создали такую керамику, которая не плавится и не ломается. MAX-фазы Чтобы понять всю крутость открытия (и зачем оно надо), придётся на пару минут стать немного материаловедом. Есть условно два типа материалов: металлы (прочные, пластичные, но при высоких температурах текут как пластилин) и керамика (твёрдая, жаропрочная, но хрупкая — уронил, и она треснула). И что делать? Правильно, создавать гибрид. studfile.net Такие гибриды в научном мире называют MAX-фазами. Если по-простому, это уникальное семейство соединений, которые совмещают в себе лучшее от двух миров: керамическую жаростойкость и почти металлическую прочность и обрабатываемость (что для керамики неслыханно). И самый популярный из них — карбид кремния титана (Ti₃SiC₂). В нём слои прочного карбида перемежаются с более пластичными слоями кремния. Эта MAX-фаза и жару неплохо держит, и не рассыпается в пыль от случайного удара. ferra.ru Но и у карбид кремния титана есть свой потолок: при примерно 1200 °C начинаются заметные пластические деформации, материал начинает «плыть», то бишь уже не держит нагрузку как надо. Из-за этого его применение было сильно ограничено. Впрочем, учёные давно теоретически предсказывали, что если в кристаллическую решетку этого материала встроить атомы другого тугоплавкого металла, например, циркония, то можно подтянуть его температурный порог. Но на практике это долго не удавалось сделать так, чтобы вообще всё не перестало работать как надо. Испечь, но не смешивать Наши исследователи решили не просто добавлять циркониевый порошок, а использовать интересный (и потенциально более дешёвый) метод — вакуумное карбосиликотермическое восстановление. ИМЕТ РАН Суть его проще, чем название: берутся не чистые металлы, а их оксиды (двуокись титана TiO₂ и двуокись циркония ZrO₂), смешиваются с кремнием и карбидом кремния, а затем всё это спекается методом горячего прессования. В результате получился нужный материал уже с атомами циркония, встроенными прямо в кристаллическую решетку — так называемый твёрдый раствор (Ti₁₋ₓZrₓ)₃SiC₂. Было синтезировано два состава: с 10% (x=0.10) и 15% (x=0.15) циркония. И вот когда их испытали, результаты оказались даже лучше ожидаемых. Новая механика А теперь — самая сочная часть, цифры. По сравнению с чистым аналогом, у нового материала с добавкой 15% циркония твёрдость по Виккерсу выросла почти вдвое: с 3,9 до 6,8 ГПа. Прочность на изгиб при комнатной температуре тоже подскочила — с 314 до 487 МПа. Но главный козырь — это, конечно, температура. ferra.ru Так вот, добавление циркония подняло планку перехода от хрупкого к пластическому до 1600 °C (что выше температуры плавления большинства сталей). Но и это не всё. Самое поразительное, что даже при этих 1600 градусах новый материал (с 15% циркония) сохранил 64% своей изначальной прочности. Для материалов, которые работают в условиях 1200–1600 °C, такие показатели — настоящая заявка на практическое применение. Где пригодится Самый очевидное применение — газотурбинные двигатели (и авиационные, и индустриальные). В камере сгорания или на лопатках турбины материал работает при высоких температурах и под нагрузкой, при этом вес и долговечность критичны. Металлы в этих условиях либо надо охлаждать, либо делать их из суперсплавов — дорогих и тяжёлых. Обычная керамика жаропрочна, но легко ломается. Лопатки газотурбинных двигателей, как правило, плавятся при температурах свыше 1400 °СWikimedia Commons А вот MAX-фаза с улучшенной термостойкостью даёт компромисс. Более жаропрочные материалы — это возможность повышать температуру в камере сгорания. А чем выше температура, тем выше КПД двигателя, меньше расход топлива и выбросы. В общем, такой материал хорош для энергетики, аэрокосмической техники и даже оборонки — везде, где требуется сочетание жаропрочности и долговечности. А ещё само по себе легирование цирконием блестяще подтверждает концепцию апгрейда MAX-фаз: меняешь один элемент в кристаллической решётке — и получаешь материал с совершенно новыми свойствами. То, что было теорией и красивой идеей, наконец-то сбылось. Элементы периодической таблицы Менделеева, которые взаимодействуют друг с другом, образуя MAX-фазы. Красные квадраты обозначают М-элементы (металлы); синие — элементы А (металл/неметалл); черные — X (углерод или азот)Dr. Michel Barsoum Что же до метода, то подход учёных гарантировал высочайшую чистоту конечного продукта с минимальными примесями. А это в материаловедении — альфа и омега. Именно так и добиваются результатов, которые можно не просто повторить в другой лаборатории, но и (что важнее) массово производить. Уникальность нашей разработки в том, что это было предсказано теоретически, но не было получено на практике. Мы достигли рекордно высокой прочности на изгиб для материалов на основе MAX-фаз при температуре выше 1200°C. Елена Истомина ведущий научный сотрудник Института химии Федерального исследовательского центра «Коми научный центр УрО РАН» Конечно, прежде чем внедрять материал, надо порешать пару вопросов. Понять, как материал ведёт себя в циклах нагрева-охлаждения, как он окисляется в продуктах сгорания топлива, как его можно вообще производить и интегрировать в существующие сборки. Но сам факт — сдвиг BDTT (brittle-to-ductile transition temperature) в сторону 1600 °C и хорошая удерживаемость прочности при таких температурах — это очень круто. Так что вот, керамика бывает разнаяpinterest.com По сути, эта разработка открывает дорогу к созданию целого нового класса материалов. А там, глядишь, и полетим быстрее, и электричество подешевеет. Такие дела....
Сообщает www.ferra.ru
Новость из рубрики: Технологии, Наука
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Соцсеть «ВКонтакте» запустила групповые видеозвонки...
- Компания Apple зарегистрировала 9 новых моделей iPhone...
- В первой половине 2025 года Контактный центр Azercell принял более 2,5 миллиона обращений...
- Можно ли использовать домашний адрес как юридический?...
- Почему стоит выбрать интернет-магазин косметики Romanovamakeup?...
- Официальный визит президента ОАЭ Мухаммеда Аль Нахайяна в Россию завершен...
07:56, 13 Ноя В России создали материал для захоронения радиоактивных отходов Учёные из Дальневосточного Федерального Университета (ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Курчатовского института и Национальной академии наук Беларуси разработали материал для безопасного захоронения радиоактивных отходов.Отечественная технология...
08:56, 12 Июн В России создали материал, удваивающий ёмкость аккумуляторов для гаджетов и электромобилей Исследователи Дальневосточного федерального университет (ДВФУ) с коллегами из России и зарубежья синтезировали катодный материал на основе фосфата ванадия лития с углеродным покрытием. Ёмкость аккумуляторов выросла в два раза, а ресурс сохранился на...
17:13, 19 Янв Правильный выбор днища колодца — это важный этап строительства, который нельзя игнорировать При строительстве инженерных сооружений, связанных с водоснабжением, канализацией или дренажными системами, особое внимание уделяется каждому конструктивному элементу. Колодцы используются в частном и промышленном строительстве, на коммунальных сетя...
17:56, 25 Мар В России создали спутниковую антенну для интернета на борту самолётов Московский НИИ радиосвязи (МНИИРС) разработал антенну «Эфир-600» для широкополосной связи и доступа в интернет на пассажирских самолётах. Устройство работает с геостационарными спутниками в Ku-диапазоне, автоматически наводится на спутник и удержива...
07:56, 29 Дек Новый уровень для Voyah: компания начинает поставки своего флагманского кроссовера Taishan в Китае, но скоро он официально появится в России Бренд Voyah объявил о старте поставок своего нового флагманского внедорожника Voyah Taishan. Церемония передачи первой партии автомобилей клиентам в Китае состоится 29 декабря на заводе, где автомобили и выпускают. На этапе предзаказов спрос на нови...
17:56, 13 Июн В США появится новый космодром для частных ракет С площадки SLC-9 буду запускать легкие ракеты и ракеты среднего классаКосмические силы США начали поиск частных компаний, которые смогут использовать новую стартовую площадку на базе Ванденберг в Калифорнии. Военное ведомство опубликовало официальны...
04:56, 01 Янв В ChatGPT скоро появится реклама Компания OpenAI рассматривает различные варианты интеграции рекламы в ChatGPT. По данным издания The Information, планируется отдавать приоритет размещению спонсируемого контента в ответах ИИ-моделей. Представитель OpenAI подтвердил, что компания ра...
10:56, 29 Авг В Spotify скоро появится полноценный мессенджер Уже несколько лет пользователи сервиса потокового аудио Spotify могут обмениваться ссылками на музыку и подкасты. А в ближайшее время станут доступны личные сообщения, но в каких именно регионах, не уточняется. Использовать функцию смогут только пол...
22:56, 09 Авг Приставка Xiaomi Mi TV Stick EEC получила сертификат и скоро появится в продаже С этим устройством Xiaomi может противостоять Google Chromecast и Amazon Fire TV Stick. Запуск Xiaomi альтернативы Fire TV Stick или Chromecast давно не секрет. Благодаря утечкам или слухам, удаётся узнать больше деталей об устройстве еще до официал...
14:56, 03 Май One UI скоро появится на ноутбуках. Samsung готовит первый Galaxy Book на Android 17 Южнокорейский бренд Samsung готовит линейку ноутбуков Galaxy Book, которые будут работать не на Windows, а на Android 17 с оболочкой One UI 9. Это выглядит логично на фоне планов Google по объединению Android и ChromeOS в единую платформу, известную...
03:56, 11 Апр В России создали принтер, который печатает микроэлектронику почти без расходников Не требуются растворителеи, жидкие чернила, связующие веществаРоссийские ученые разработали и подготовили к серийному производству принтер сухой аэрозольной печати, который позволяет быстро и относительно дешево изготавливать компоненты микроэлектро...
01:56, 30 Мар В России создали искусственный глаз, который повторяет движения здорового Учёные Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали протез глаза, синхронизированный с движениями парного здорового органа. В очки встроена мини-камера, которая фиксирует движение здорового глаза и переда...
22:56, 27 Июн Учёные создали материал с нулевым расширением для космической оптики Учёные из России и Китая впервые синтезировали материал на основе минерала содалита (CASO), который не меняет размеры и структуру в экстремально широком диапазоне температур: от –262°C до +826°C. Уникальное свойство — нулевое тепловое расширение — д...
21:56, 14 Авг Новосибирские учёные создали материал против статического электричества В пресс-службе Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) сообщили, что учёные вуза разработали композитный материал на основе углеродных нановолокон, способный эффективно защищать от статического электричества. Покрытие предна...
19:56, 11 Мар В Красноярском крае создали материал, выдерживающий до –40°С для стройки в Заполярье Учёные Сибирского федерального университета (СФУ) разработали битумно-полимерную мастику, устойчивую к сорокаградусным морозам. Материал предназначен для гидроизоляции и защиты фундаментов, фасадов, кровли, а также дорожной и нефтедобывающей инфраст...
11:56, 25 Окт Российские ученые создали устойчивый материал для рентгеновских томографов Российские ученые разработали новый люминесцентный материал на основе шестиядерного кластерного комплекса молибдена. Он способен ярко светиться под воздействием рентгеновских лучей и при этом сохраняет стабильность даже в экстремальных условиях — пр...
04:56, 31 Авг Учёные создали материал для энергоэффективной памяти на основе оксида галлия Исследователи из ЛЭТИ, ФТИ им. Иоффе и СПбГУ синтезировали кристаллы оксида галлия, легированные железом, и выявили у них признаки магнитного упорядочения при комнатной температуре. Это открывает перспективы для создания энергонезависимых и энергоэф...
13:56, 26 Мар Красноярские учёные создали биоразлагаемый материал из кильки и конопляных волокон Исследователи Красноярского научного центра СО РАН разработали экологичные композитные материалы на основе биополимера полигидроксиалканоата (ПГА) и растительных отходов. Для получения полимера использовали жир из отходов переработки балтийской киль...
14:56, 20 Мар Учёные КБГУ создали многоразовый материал для очистки воды от бактерий и вирусов Исследователи Кабардино-Балкарского госуниверситета (КБГУ) вместе с коллегами из ИНХС РАН разработали полимерную мембрану на основе полифениленсульфона, которая выдерживает более 300 часов обработки паром. Это позволяет использовать её многократно, ...
16:56, 27 Мар Cоздан «умный» материал, который лечит кости и борется с раком В НИЯУ МИФИ представили разработку, которая может совершить революцию в восстановительной хирургии. Студентка третьего курса Маргарита Керученко синтезировала уникальный композитный материал на основе фосфата кальция. Он не только замещает удаленные...
13:56, 23 Май iPhone 19 Pro с экраном с четырех сторон: Apple тестирует дизайн, который изменит айфоны навсегда Apple якобы тестирует прототип iPhone 19 Pro с дисплеем, который загибается со всех четырёх сторон корпуса. Информация идёт от китайского инсайдера и относится к устройству поколения 2027 года — то есть до релиза ещё далеко, а сам прототип нах...
20:56, 26 Мар Цифровой поводок для разума: власти готовят закон, который навсегда изменит работу нейросетей Минцифры выкатило на стол черновик будущего для русского ИТ. Законопроект "Об основах госрегулирования сфер применения технологий искусственного интеллекта" — это попытка загнать цифрового джинна в юридическую бутылку. Власти хотят определенности: к...
20:56, 24 Июл Бесплатно, красиво и без толп: Черное озеро под Покровом готовит сюрприз, который изменит отдых в регионе Владимирская область выкатывает неожиданный козырь в битве за туриста. Пока санитарные врачи методично закрывают популярные пляжи один за другим, в Покрове превратили обычное дикое побережье в локацию, которая выглядит как рендер дорогого европейско...
12:56, 30 Июл Регулятор, который часто задерживает запуски ракет SpaceX Илона Маска, меняет стратегию В FAA хотят упростить лицензирование запусков ракетФедеральное управление гражданской авиации (FAA) предлагает изменения для коммерческой космической отрасли, которые упростят лицензирование запусков ракет.Согласно новому документу, это изменение по...
10:56, 26 Июл В США строят завод, который будет выпускать по 800 инновационных самолетов EL9 Ultra Short в год — этим самолетам не нужны аэропорты и взлетно-посадочные полосы Достаточно длины обычной парковки возле гипермаркетаАмериканская компания Electra объявила о строительстве первого завода по выпуску гибридно-электрических самолетов EL9 Ultra Short. Предприятие появится в городе Спрингфилд (штат Огайо), общий объем...
05:56, 14 Ноя Новый способ не пропустить важные уведомления на iPhone, который появится в iOS 26.2 iOS 26.2 выйдет уже в декабре и принесет не только обновления системных приложений, но и небольшие скрытые функции, которые могут заметно улучшить повседневное использование iPhone. На первый взгляд обновление кажется техническим, однако в нём есть ...
02:56, 19 Окт В России создали создали новейший биосенсор для непрерывного контроля глюкозы Исследователи из МГУ имени М. В. Ломоносова разработали новый биосенсор для непрерывного измерения уровня глюкозы в организме. Устройство работает в межклеточной жидкости и крови, где кислорода мало, что ранее ограничивало точность сенсоров. Дабы ре...
08:56, 11 Сен В России разработали материал для компактных экогенераторов В Минобрнауки РФ сообщили, что учёные Новгородского университета создали материал для перспективных источников энергии, позволяющий разрабатывать малогабаритные и экологически чистые генераторы. Разработка основана на магнитоэлектрических элементах,...
02:56, 03 Окт Украина стала перехватывать гораздо меньше ракет из России Международная газета Financial Times узнала, что Вооружённые силы Украины (ВСУ) перехватывают всё меньше российских ракет, выпущенных по объектам украинского военно-промышленного комплекса (ВПК).Financial Times проанализировала открытые данные Возду...
06:56, 05 Июн Минобороны России опубликовало кадры пусков ракет по объектам ВСУ Министерство обороны Российской Федерации опубликовало кадры старта высокоточных ракет, задействованных в ходе массированного удара по объектам военной инфраструктуры на подконтрольных киевскому режиму территориях. В оборонном ведомстве подчеркнули,...
05:56, 13 Авг В России стартуют первые поставки региональных самолётов Ил-114-300 Сертификация МС-21 и SJ-100 — на финальном этапеПервый вице-премьер РФ Денис Мантуров сообщил о начале первых поставок региональных турбовинтовых авиалайнеров Ил-114-300. «По самолёту Ил-114-300 мы начинаем первые поставки», — заявил вице-премьер. О...
21:56, 27 Май В России начали выпускать санкционные детали для самолётов Airbus С помощью 3D-печатиВоронежская компания «Реверс инжиниринг» освоила выпуск элементов интерьера для широкофюзеляжных пассажирских лайнеров Airbus A330. Об этом сообщает «Коммерсантъ» со ссылкой на слова руководителя производственно-технического отдел...
08:56, 08 Июл Армия России уничтожила завод в Киеве, выпускавший детали для крылатых ракет ВСУ Армия России ночью на 8 июля нанесла групповой удар по предприятию «Самсунг-Украина», на котором выпускались комплектующие для крылатых ракет «Фламинго». Об этом сообщили в Министерстве обороны РФ. «Сегодня ночью, в отв...
20:56, 24 Авг В Японии создали транзистор, который работает при температуре