新型航天復合材料耐高溫又耐氧化

俄羅斯科研人員基于碳氮化鉿，開發出一種用于航空航天領域的新型耐火復合材料。同時，碳化硅的添加提高了復合材料的熔點、導熱性和抗氧化性，降低了材料的密度和生產中的能源成本。相關研究結果近日發表在《國際陶瓷》上。

在太空探索研究和實踐中，當航天器穿過地球大氣層時，某些部件必須承受2 000 ℃以上的高溫負荷。為此，這些部件使用了由復合材料制成的隔熱涂層。通常復合材料需要有很高的抗氧化性，而最常見的碳-碳復合材料無法在1 600 ℃以上的溫度下使用，高于該溫度時這種材料的氧化會變得無法控制，氧氣的主動供應和氣態反應產物的形成會導致涂層完全燒毀。

俄羅斯國家研究型技術大學結構陶瓷材料實驗室研究員德米特里·莫斯科夫斯基赫表示，研究發現基于碳氮化鉿的新型復合材料既耐高溫又耐氧化。通過在氮氣中燃燒鉿與碳的混合物來合成碳氮化鉿，并使用等離子體燒結來獲得塊狀材料。這是一種簡單、快速和節能的方法，適用于工業生產。該材料不僅在2 000 ℃以上的溫度下具有很高的抗氧化性，而且還具有很高的機械和熱物理性能。他稱，碳化硅的添加提高了抗氧化性，并且幾乎使密度降低了一半而機械性能卻沒有下降。

莫斯科夫斯基赫說，這種材料可用于制造航天火箭。由新復合材料制成的結構段將在經受最大熱負載的完全流動停滯點上提供高效的熱保護。未來，研究人員打算開發利用新型復合材料生產在高速氣流中運行的各種結構元件的技術。