Loading...

Керамический аэрогель: создан уникальный материал, выдерживающий экстремальные температуры

supmat Создан уникальный материал, выдерживающий экстремальные температуры

Исследователи создают сверхлегкий керамический материал, который выдерживает экстремальные температуры. Корреспондент издания «Экология регионов» сообщает: исследователи и сотрудники Калифорнийского университета в восьми других научно-исследовательских институтах создали очень легкий, очень прочный керамический аэрогель.

Этот материал можно было бы использовать для таких целей, как изоляция космических аппаратов, поскольку он может выдерживать сильные тепловые нагрузки и резкие изменения температуры, которым подвергаются космические объекты. Керамические аэрогели используются для изоляции промышленного оборудования с 1990-х годов и используются для изоляции научного оборудования на марсоходах NASA. Но новая версия намного прочнее после воздействия экстремальных температур и многократных перепадов температур, и намного легче. Уникальный атомный состав и микроскопическая структура также делают его необычайно эластичным.

Когда он нагревается, материал сокращается, а не расширяется, как это делают другие керамики. Он также сжимается перпендикулярно направлению сжатия, представляя собой нажатие теннисного мяча на стол и перемещение центра мяча внутрь, а не наружу, как это происходит при сжатии большинства материалов. В результате, материал намного более гибкий и менее хрупкий, чем современные керамические аэрогели: он может быть сжат до 5 процентов от своего первоначального объема и полностью восстановлен, в то время как другие существующие аэрогели могут быть сжаты только до 20 процентов, а затем полностью восстановлены. Несмотря на то, что более 99 процентов их объема приходится на воздух, аэрогели прочны и структурно очень прочны по весу. Они могут быть изготовлены из различных материалов, включая керамику, оксиды углерода или металла.

По сравнению с другими изоляторами, аэрогели на керамической основе превосходят по блокировке экстремальных температур, имеют сверхнизкую плотность и высокую сопротивляемость огню и коррозии - все эти качества хорошо подходят для многоразовых космических аппаратов. Новый материал изготовлен из тонких слоев нитрида бора, керамики, с атомами, соединенными в форме шестиугольника, как куриная проволока. В исследованиях, проведенных под руководством Калифорнийского университета, он выдержал условия, которые обычно приводят к разрушению других аэрогелей. Он выдержал сотни воздействий внезапных и экстремальных перепадов температуры, когда инженеры подняли и понизили температуру в испытательном контейнере от минус 198 до минус 900 градусов по Цельсию всего за несколько секунд.

читайте также

В ходе другого испытания она потеряла менее 1 процента своей механической прочности после недельного хранения при температуре 1400 градусов Цельсия. «Ключом к долговечности нашего нового керамического аэрогеля является его уникальная архитектура, - заявляют авторы разработки. - Его врожденная гибкость помогает ему выдержать сильные тепловые и температурные удары, которые могут привести к разрушению других керамических аэрогелей». Обычные керамические материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Со временем эти повторяющиеся изменения температуры могут привести к разрушению этих материалов. Новый аэрогель был разработан, чтобы быть более долговечным, не расширяясь при нагревании.

Кроме того, способность аэрогеля сжиматься перпендикулярно направлению сжатия, подобно примеру теннисного мяча, помогает ему выдерживать постоянные и быстрые изменения температуры. Он также имеет внутренние «стены», которые усилены двухслойной структурой, которая снижает вес материала, повышая его изоляционные способности. Ученые заявляют, что исследования процесса, разработанные для создания нового аэрогеля, также могут быть адаптированы для изготовления других сверхлегких материалов. «Эти материалы могут быть полезны для теплоизоляции космических аппаратов, автомобилей и другого специализированного оборудования, - говорят они. - Они также могут быть полезны для аккумулирования тепловой энергии, катализа или фильтрации».