چین سخت ترین سپر حرارتی هواپیماهای مافوق صوت را ساخت
تعمیر تلفن: تعمیر تلفن: گروهی از پژوهشگران چینی از دانشگاه گوانگژو، سرامیک متخلخل جدیدی با استواری و خواص عایق حرارتی بالا ساخته اند که می تواند در هواپیماهای مافوق صوت استفاده گردد.
به گزارش تعمیر تلفن به نقل از ایسنا، دانشمندان چینی از دانشکده علوم و مهندسی مواد دانشگاه گوانگژو، سرامیک متخلخل جدیدی ساخته اند که می تواند برای مهندسی هوافضا، انرژی و شیمی انقلابی باشد.
به نقل از ساوث چاینا مورنینگ پست(SCMP)، این ماده دارای استواری مکانیکی بالا و خواص عایق حرارتی متعالی است که آنرا برای هواپیماهای مافوق صوت ایده آل می کند.
یک تعادل خوب
مواد سرامیکی متخلخل به سبب وزن سبک، بی اثر بودن شیمیایی و رسانایی حرارتی کم بطور فزاینده ای برای ساخت عایق های حرارتی مورد توجه قرار می گیرند که آنها را به عایق های خوبی تبدیل می کند.
دستیابی به مقاومت مکانیکی و عایق حرارتی بالا در سرامیک های متخلخل چالش برانگیز است، برای اینکه منافذ بیشتر به طور معمول منجر به کاهش مقاومت مکانیکی می شود.
مواد متخلخل معمولی می توانند در دماهای بالا استواری خودرا از دست بدهند و منقبض شوند و برای کاربردهای هوافضا نامناسب شوند. برای این منظور، تیمی از دانشکده علوم و مهندسی مواد دانشگاه گوانگژو نوع جدیدی از سرامیک را توسعه داده اند که بر محدودیت های سرامیک های سنتی غلبه می کند. این سرامیک دارای طراحی ساختاری چند مقیاسی است.
چو سرپرست این مطالعه می گوید: سرامیک ما ۹PHEB نام دارد و ابعاد و استواری فوق العاده خودرا تا دمای ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد حفظ می نماید که آنرا جهت استفاده در وضعیت پرفشار مناسب می کند. سرامیک ۹PHEB یا «دی بورید متخلخل ۹ کاتیونی با آنتروپی بالا» با مخلوط کردن ۹ جزء برمبنای مفهوم آنتروپی بالا ایجاد می شود که همه آنها کاتیونی، یعنی یون هایی با بار مثبت هستند.
چو در مقاله خود به علاقه بیش از پیش به طراحی آنتروپی بالا با مواد سرامیکی از زمان شروع آن در سال ۲۰۱۵ به سبب پتانسیل آن برای توسعه ریزساختارهای منحصر به فرد و خواص قابل تنظیم اشاره نمود. سرامیک ۹PHEB حدود ۵۰ درصد تخلخل دارد، با اینحال استواری فشاری آن در دمای اتاق حدودا ۳۳۷ مگاپاسکال است که آنرا بطور قابل توجهی از سرامیک های متخلخل گزارش شده قبلی قوی تر می کند.
این سرامیک در آزمایش های عایق و پایداری حرارتی به خوبی عمل کرد و ۹۸.۵ درصد استواری خودرا در دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد حفظ کرد.
سرامیک ۹HPEB برخلاف سرامیک های سنتی شکننده، تغییر شکل پلاستیکی را در دمای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد نشان داد. هنگامی که این ماده در دماهای بالا تغییر شکل می دهد، کشش ۴۹ درصدی را تجربه می کند که استواری آنرا به ۶۹۰ مگاپاسکال یعنی بیش از دو برابر استواری اولیه آن می افزاید.
این سرامیک بعد از دمادهی در دمای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد حدود ۲.۴ درصد منقبض شد، اما حجم و ابعاد آن در اثر گرمای زیاد بدون تغییر باقی ماند.
چو توضیح داد که خواص مکانیکی و حرارتی این سرامیک به سبب طراحی «چند مقیاسی» آنست که شامل منافذ بسیار ریز در مقیاس میکرو، رابط های باکیفیت بالا در مقیاس نانو و اعوجاج شدید شبکه در مقیاس اتمی است.
اندازه و توزیع منافذ در ریزساختارهای سرامیک برای طراحی آن بسیار اهمیت دارد. بگفته دانشمندان، ۹۲ درصد از منافذ بسیار ریز هستند و اندازه آنها فقط ۰.۸ تا ۱.۲ میکرومتر است که آنها را از نظر خواص عایق حرارتی بی نظیر می کند.
این سرامیک دارای اتصالات قوی و بدون نقص در مقیاس نانو است که استواری مکانیکی را بیشتر می کند. اعوجاج شبکه ناشی از طراحی آنتروپی بالا در مقیاس اتمی، سختی را بهبود می بخشد و رسانایی حرارتی را می کاهد.
مناسب برای شرایط خشن
بگفته پژوهشگران، این خاصیت ها استواری مکانیکی و عایق حرارتی این ماده را بیشتر می کند و آنرا برای شرایط سخت مناسب می کند.
ژوانگ لی، دانشیار دانشکده علوم و مهندسی مواد گفت: این ماده کاربردهای گسترده ای در صنایع هوافضا، انرژی و مهندسی شیمی دارد.
این تیم یافته های خودرا در مجله معتبر Advanced Materials منتشر نموده است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب