گروهی از پژوهشگران چینی از دانشگاه گوانگژو، سرامیک متخلخل با استحکام و خواص عایق حرارتی بالا ساخته شده است که می‌توان در هواپیماهای مافوق صوت استفاده کرد.
به گزارش ایسنا، مهندسین چینی از دانشکده علوم و مهندسی مواد دانشگاه گوانگژو، سرامیک متخلخل تولید کرده‌اند که می‌توان برای مهندسی هوافضا، انرژی و شیمی انقلابی باشد.
به نقل از ساوث چاینا مورنینگ پست(SCMP)، این ماده دارای استحکام مکانیکی بالا و خواص عایق حرارتی عالی است که آن را برای هواپیماهای مافوق صوت ایده آل می‌کند.
یک کنترل خوب
مواد سرامیکی متخلخل به دلیل وزن سبک، بی‌اثر بودن شیمیایی و رسانایی حرارتی کم به طور فزاینده‌ای برای ساخت عایق‌های حرارتی مورد توجه قرار می‌گیرند که آنها را به خوبی تبدیل می‌کند.
دستیابی به مقاومت مکانیکی و عایق حرارتی بالا در سرامیک‌های متخلخل چالش‌برانگیز است، زیرا منافذ بیشتر معمولاً به کاهش مقاومت مکانیکی می‌شود.
مواد متخلخل معمولی می‌توانند در دماهای بالا استحکام خود را از دست بدهند و منقبض شوند و برای کاربردهای هوافضا نامناسب شوند. برای این منظور، تیمی از دانشکده علوم و مهندسی دانشگاه گوانگژو نوعی از سرامیک را توسعه داده است که بر روی سرامیک‌های سنتی غلبه می‌کند. این سرامیک دارای طراحی ساختاری چندی است.
چو سرپرست این مطالعه می‌گوید: نام سرامیک ما PHEB دارد و می‌تواند بسیار مناسب باشد و خود را تا 9200 درجه سانتیگراد حفظ کند که آن را در شرایط پرفشار مناسب می‌کند. سرامیک ۹PHEB یا «دی‌بورید متخلخل ۹ یونی با آنتروپی بالا» با مخلوط کردن ۹ جزء بر اساس مفهوم آنتروپی بالا می‌شود که همه آنها یونی، یعنی یونهایی با بار مثبت هستند.
چو در مقاله خود طراحی به روزافزون به آنتروپی بالا با مواد سرامیکی از زمان شروع آن در سال ۲۰۱۵ به دلیل پتانسیل آن برای توسعه ریزساختارهای خاص به فرد و خواص قابل تنظیم اشاره کرد. سرامیک 9PHEB حدود 50 درصد تخلخل دارد، با این حال فشاری آن در حال حاضر در اتاق حدوداً 337 است که آن را به طور قابل توجهی از سرامیک‌های متخلخل گزارش می‌کنند قوی‌تر می‌کند.
این سرامیک در آزمایش‌های عایق و پایداری حرارتی به خوبی عمل کرد و ۹۸.۵ درصد استحکام خود را در ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد حفظ کرد.
سرامیک ۹HPEB سرامیک‌های سنتی، تغییر شکل پلاستیکی را در ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد نشان داد. زمانی که این ماده در دماهای بالا تغییر شکل می‌دهد، کشش ۴۹ درصد را تجربه می‌کند که استحکام آن را به ۶۹۰ مگاپااسکال می‌دهد یعنی بیش از دو برابر استحکام آن افزایش می‌دهد.
این سرامیک از دمادهی در دمای 2000 درجه سانتیگراد حدود 2.4 درصد منبض شد، اما حجم زیاد و پس از آن در اثر گرمای بدون تغییر باقی ماند.
چو توضیح داد که خواص مکانیکی و حرارتی این سرامیک به دلیل طراحی «چند نتیجه‌ای» آن است که شامل منافذ بسیار ریز در محیط میکرو، ارتباط‌های با کیفیت بالا در مقابله با نانو و اعوجاج شدید شبکه در امنیت اتمی است.
اندازه و توزیع منافذ در ریزساختارهای سرامیک برای طراحی آن بسیار مهم است. به گفته دانشمندان، 92 درصد از منافذ بسیار ریز هستند و اندازه آنها فقط 0.8 تا 1.2 میکرومتر است که آنها را از نظر خواص عایق حرارتی بی‌نظیر می‌کند.
این سرامیک دارای اتصالات قوی و بدون نقص در مکانیکی است که استحکامکی را می‌دهد. اعوجاج شبکه ناشی از طراحی آنتروپی بالا در نتیجه اتمی، سختی را بهبود می‌بخشد و انتقال حرارتی را کاهش می‌دهد.
مناسب برای شرایط خشن
به گفته پژوهشگران، این ویژگی‌ها استحکام مکانیکی و عایق حرارتی این ماده را می‌دهد و آن را برای شرایط سخت مناسب می‌کند.
ژوانگ لی، دانشیار دانشکده علوم و مواد اظهار داشت که این ماده کاربرد مهندسی مهندسی در صنایع هوافضا، انرژی و مهندسی شیمی دارد.
این تیم یافته‌های خود را در مجله معتبر Advanced Materials منتشر کرده است.
انتهای پیام
