新型航天复合材料耐高温又耐氧化

俄罗斯科研人员基于碳氮化铪，开发出一种用于航空航天领域的新型耐火复合材料。同时，碳化硅的添加提高了复合材料的熔点、导热性和抗氧化性，降低了材料的密度和生产中的能源成本。相关研究结果近日发表在《国际陶瓷》上。

在太空探索研究和实践中，当航天器穿过地球大气层时，某些部件必须承受2 000 ℃以上的高温负荷。为此，这些部件使用了由复合材料制成的隔热涂层。通常复合材料需要有很高的抗氧化性，而最常见的碳-碳复合材料无法在1 600 ℃以上的温度下使用，高于该温度时这种材料的氧化会变得无法控制，氧气的主动供应和气态反应产物的形成会导致涂层完全烧毁。

俄罗斯国家研究型技术大学结构陶瓷材料实验室研究员德米特里·莫斯科夫斯基赫表示，研究发现基于碳氮化铪的新型复合材料既耐高温又耐氧化。通过在氮气中燃烧铪与碳的混合物来合成碳氮化铪，并使用等离子体烧结来获得块状材料。这是一种简单、快速和节能的方法，适用于工业生产。该材料不仅在2 000 ℃以上的温度下具有很高的抗氧化性，而且还具有很高的机械和热物理性能。他称，碳化硅的添加提高了抗氧化性，并且几乎使密度降低了一半而机械性能却没有下降。

莫斯科夫斯基赫说，这种材料可用于制造航天火箭。由新复合材料制成的结构段将在经受最大热负载的完全流动停滞点上提供高效的热保护。未来，研究人员打算开发利用新型复合材料生产在高速气流中运行的各种结构元件的技术。