ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული ფისოვანი მატრიცის კომპოზიტები აჩვენებენ უკეთეს სპეციფიკურ სიმტკიცეს და სიმტკიცეს, ვიდრე ლითონები, მაგრამ მიდრეკილნი არიან დაღლილობისკენ. ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული ფისოვანი მატრიცის კომპოზიტების საბაზრო ღირებულებამ შეიძლება მიაღწიოს 31 მილიარდ დოლარს 2024 წელს, მაგრამ სტრუქტურული ჯანმრთელობის მონიტორინგის სისტემის ღირებულება დაღლილობის დაზიანების გამოსავლენად შეიძლება იყოს 5,5 მილიარდ დოლარზე მეტი.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად მკვლევარები იკვლევენ ნანო-დანამატებს და თვითგანკურნებადი პოლიმერებს, რათა შეაჩერონ ბზარების გამრავლება მასალებში. 2021 წლის დეკემბერში, ვაშინგტონის უნივერსიტეტის რენსელაერის პოლიტექნიკური ინსტიტუტის და პეკინის ქიმიური ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შესთავაზეს კომპოზიტური მასალა მინის მსგავსი პოლიმერული მატრიცით, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს დაღლილობის დაზიანება. კომპოზიტის მატრიცა შედგება ჩვეულებრივი ეპოქსიდური ფისებისა და სპეციალური ეპოქსიდური ფისებისგან, რომელსაც ეწოდება ვიტრიმერები. ჩვეულებრივ ეპოქსიდურ ფისთან შედარებით, სათვალე აგენტს შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ კრიტიკულ ტემპერატურაზე ზევით გაცხელებისას ხდება შექცევადი ჯვარედინი კავშირის რეაქცია და მას აქვს საკუთარი თავის შეკეთების უნარი.
100000 დაზიანების ციკლის შემდეგაც კი, კომპოზიტებში დაღლილობა შეიძლება შეიცვალოს პერიოდული გაცხელებით 80°C-ზე ოდნავ ზემოთ. გარდა ამისა, ნახშირბადის მასალების თვისებების გამოყენებამ გაცხელება RF ელექტრომაგნიტური ველების ზემოქმედების დროს შეიძლება შეცვალოს ჩვეულებრივი გამათბობლების გამოყენება კომპონენტების შერჩევითი შეკეთებისთვის. ეს მიდგომა ეხება დაღლილობის დაზიანების „შეუქცევად“ ბუნებას და შეუძლია შეცვალოს ან შეაფერხოს დაღლილობის შედეგად გამოწვეული ზიანი თითქმის განუსაზღვრელი ვადით, გაახანგრძლივოს სტრუქტურული მასალების სიცოცხლე და შეამციროს ტექნიკური და საოპერაციო ხარჯები.
ნახშირბადის / სილიკონის კარბიდის ბოჭკოვანი უძლებს 3500 ° C ულტრა მაღალ ტემპერატურას
NASA-ს "ვარსკვლავთშორისი ზონდის" კონცეფციის კვლევა, რომელსაც ხელმძღვანელობს ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის გამოყენებითი ფიზიკის ლაბორატორია, იქნება პირველი მისია, რომელიც შეისწავლის კოსმოსს ჩვენი მზის სისტემის მიღმა, რომელიც მოითხოვს მგზავრობას უფრო სწრაფ სიჩქარით, ვიდრე ნებისმიერი სხვა კოსმოსური ხომალდი. შორს. იმისათვის, რომ შეძლონ ძალიან დიდ დისტანციებზე ძალიან მაღალი სიჩქარით მიაღწიონ, ვარსკვლავთშორის ზონდებს შეიძლება დასჭირდეთ "Obers-ის მანევრის" შესრულება, რომელიც ზონდს მზესთან ახლოს მიაქანებს და მზის გრავიტაციას გამოიყენებს ზონდის ღრმა კოსმოსში დასატრიალებლად.
ამ მიზნის მისაღწევად საჭიროა მსუბუქი, ულტრა მაღალი ტემპერატურის მასალა შემუშავდეს დეტექტორის მზის ფარისთვის. 2021 წლის ივლისში, მაღალი ტემპერატურის მასალების ამერიკელმა შემქმნელმა Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. და ჯონს ჰოპკინსის უნივერსიტეტის გამოყენებითი ფიზიკის ლაბორატორია თანამშრომლობდნენ მსუბუქი წონის, ულტრა მაღალი ტემპერატურის კერამიკული ბოჭკოს შესაქმნელად, რომელიც გაუძლებს მაღალ ტემპერატურას 3500°C. მკვლევარებმა გადააკეთეს თითოეული ნახშირბადის ბოჭკოს ძაფის გარე ფენა ლითონის კარბიდად, როგორიცაა სილიციუმის კარბიდი (SiC/C) პირდაპირი კონვერტაციის პროცესის მეშვეობით.
მკვლევარებმა გამოსცადეს ნიმუშები ალი ტესტირების და ვაკუუმური გათბობის გამოყენებით და ამ მასალებმა აჩვენეს მსუბუქი, დაბალი ორთქლის წნევის მასალების პოტენციალი, აგრძელებენ ამჟამინდელ ზედა ზღვარს 2000°C ნახშირბადის ბოჭკოვანი მასალებისთვის და ინარჩუნებენ გარკვეულ ტემპერატურას 3500°C-ზე. მექანიკური სიძლიერე, სავარაუდოდ, მომავალში გამოყენებული იქნება ზონდის მზის ფარში.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-18-2022