Sciencemag.cz
Doporučujeme
…karbonitrid hafnia. Nicméně srovnání s karbidem hafnia nevyznívá úplně jednoznačně.
V leteckém průmyslu patří k extrémně tepelně namáhaným komponentům motory, čela letadel a přední části křídel. Speciální požadavky na materiály pro další součástky má i kosmický průmysl. Existuje tedy velká poptávka po materiálech, které vydrží i teplotu kolem 4 000 °C.
Výzkumníci se soustředili na sloučeniny, které by kromě co nejvyšší teploty tání měly i další vlastnosti požadované v příslušných aplikacích – mj. dobrou tepelnou vodivost a odolnost proti oxidaci. Karbonitrid hafnia měl mít podle předběžných odhadů z Brown University teplotu tání asi 4 200 °C. Na NUST MISIS došli k závěru, že tento keramický materiál je navíc extrémně tvrdý a vydrží až tlak 21,3 GPa. Překonává tím konkurenční sloučeniny, respektive jejich kombinace ZrB2/SiC (20,9 GPa) a HfB2/SiC/TaSi2 (18,1 GPa).
Karbonitrid hafnia připravený na NUST MISIS má sumární vzorec HfC0.5N0,35 – proto asi lépe tomu neříkat kyanid.
Až dosud byl za materiál s nejvyšší teplotou tání pokládá karbid hafnia HfC.
Viz také: Materiál s nejvyšší teplotou tání
Jak tyto dva materiály porovnat? Výzkumníci umístili oba stlačené materiály na grafitovou desku a shora je opět přiklopili, aby neodcházelo ke ztrátám tepla (poznámka PH: prostě podmínky je třeba nastavit tak, aby se měřila pokud možno opravdu teplota tání, do hry nevstupovala např. různá tepelná vodivost apod.). Vše probíhalo v hlubokém vakuu a výsledek zní, že karbonitrid má vyšší teplotu tání než karbid. Nicméně samotnou hodnotu se přesně stanovit nepodařilo, lze pouze říct, že je nad 4 000 °C, a celé je to zasaženo značnou mírou nejistoty. Plánují se proto další experimenty.
Pro využití v leteckém a kosmickém průmyslu bude také klíčové ověřit, jak se karbonitrid hafnia chová při nadzvukových rychlostech.
V.S. Buinevich et al. Fabrication of ultra-high-temperature nonstoichiometric hafnium carbonitride via combustion synthesis and spark plasma sintering, Ceramics International (2020). DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.03.158
The National University of Science and Technology MISIS / Phys.org
