Սկոլտեխի գիտնականները՝ ՌԳԱ Սիբիրյան բաժանմունքի Ա. Վ. Նիկոլաևի անվան անօրգանական քիմիայի ինստիտուտի գործընկերների հետ համատեղ, մշակել են նոր կերամիկա՝ հիմնված Ba2​YNbO6​ կրկնակի պերովսկիտի վրա։ Նյութն ընդունակ է պահպանել կայունությունը 2000 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում և կարող է դառնալ իդեալական ջերմապաշտպան շերտ ավիացիոն շարժիչների և էլեկտրակայանների գազատուրբինների ամենատաք դետալների համար։

Ինչու՞ հին ծածկույթներն այլևս բավարար չեն


Ժամանակակից տուրբինները և ռեակտիվ շարժիչները աշխատում են սահմանային ծանրաբեռնվածությամբ. գազերի ջերմաստիճանը վաղուց գերազանցում է 1200–1300 °C-ը։ Մետաղական դետալները պաշտպանելու համար օգտագործվող ներկայիս ծածկույթները (հիմնականում իտրիումով կայունացված ցիրկոնիումի դիօքսիդը՝ YSZ) ուժեղ գերտաքացման դեպքում սկսում են քայքայվել, ինչը կրճատում է շարժիչի աշխատանքային ժամկետը։


Անհրաժեշտ են նյութեր, որոնք ունեն ավելի բարձր ջերմային կայունություն և ցածր ջերմահաղորդականություն, որպեսզի ծածկույթը չպոկվի մետաղից տաքացման և սառեցման փուլերում։

Ինչպե՞ս հայտնաբերվեց նոր նյութը

Հետազոտողները կիրառել են համալիր մոտեցում՝ սկսած գերհամակարգչային մոդելավորումից մինչև սինթեզ և փորձարկում։

Մոդելավորում. Մեքենայական ուսուցման մեթոդների և նեյրոցանցային պոտենցիալների օգնությամբ Սկոլտեխի գերհամակարգիչների վրա մոդելավորվել է Ba2​YNbO6​-ի բյուրեղային ցանցի վարքը էքստրեմալ ջերմաստիճաններում։
Սինթեզ. Փոշին սինթեզվել է Նովոսիբիրսկում՝ պինդֆազային ռեակցիաների մեթոդով մինչև 1500 °C ջերմության պայմաններում։
Ստացում. Խիտ կերամիկական նմուշները ստացվել են կայծային պլազմային սինթերման (SPS) միջոցով, ինչը թույլ է տալիս ստեղծել գրեթե անծակոտկեն նյութ։
Արդյունքներ և բեկում

Փորձարկումները հաստատեցին հաշվարկները.

Ջերմակայունություն. Նմուշները չեն հալվել նույնիսկ գրեթե 2000 °C-ի դեպքում։
Ջերմահաղորդականություն. 1000 °C-ում այն կազմել է ընդամենը 1,9 Վտ/(մ·Կ), ինչը ցածր է ժամանակակից լավագույն ծածկույթների ցուցանիշից։ Սա նշանակում է, որ նոր կերամիկան շատ ավելի արդյունավետ է պաշտպանում մետաղական հիմքը ջերմությունից։
Նախագծի ղեկավար, պրոֆեսոր Արտյոմ Օգանովը նշել է, որ նեյրոցանցերի կիրառումը թույլ է տվել ոչ միայն բացատրել հայտնի նյութերի հատկությունները, այլև վստահորեն կանխատեսել նոր միացություններ բարդ ինժեներական խնդիրների համար։

Կարճ ասած

Սկոլտեխի և ՌԳԱ ԱՔԻ գիտնականները ստեղծել են Ba2​YNbO6​ կերամիկան, որը դիմանում է >2000 °C ջերմության առանց հալվելու։ Նյութի ջերմահաղորդականությունը 1000 °C-ում ընդամենը 1,9 Վտ/(մ·Կ) է, ինչը գերազանցում է ներկայիս չափանիշները։ Այս հայտնագործությունը թույլ կտա ստեղծել հաջորդ սերնդի շարժիչներ՝ ավելի բարձր օգտակար գործողության գործակցով (ՕԳԳ) և վառելիքի փոքր ծախսով։