Исследователи из России разработали новые материалы на базе гафния, циркония, углерода и азота, которые уже сейчас могут применяться в качестве основы для тепловой защиты космических аппаратов, а также в будущем они могут стать одним из компонентов матричного ядерного топлива. Об этом сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Новые гафний-циркониевые карбонитриды, разработанные исследователями НИЦ „Конструкционные керамические материалы“ НИТУ МИСИС, могут быть востребованы в самых высокотехнологичных и наукоемких отраслях экономики – например, в атомной энергетике, космической промышленности», – заявила ректор Университета МИСИС (Москва) Алевтина Черникова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Материалы были разработаны группой химиков и материаловедов под руководством директора НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС (Москва) Дмитрия Московских. Они представляют собой более эффективную и стойкую к окислению альтернативу широко применяемым в промышленности карбидам циркония и гафния.

Как объясняют ученые, эти соединения отличаются температурой плавления, порядка 3,5 тыс. градусов Цельсия, а также высокой теплопроводностью, ударной вязкостью и прочностью. Однако при этом они обладают сравнительно невысокой окислительной стойкостью при высоких температурах, что снижает их практическую применимость в химически агрессивных средах. Российские исследователи выяснили, что этот недостаток карбидов циркония и гафния можно ликвидировать, если добавить в материал азот.

«Существует мнение, что, если добавить азот, например, к карбиду, то его окислительная стойкость обязательно ухудшится за счет образования большого количества газообразных продуктов реакции. Однако в работе мы его опровергаем и показываем, что легирование азотом может значительно повысить окислительную стойкость», – пояснила научный сотрудник НИТУ МИСИС (Москва) Вероника Суворова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

По ее словам, окислительная стойкость материалов значительным образом выросла при температурах выше 1 200 градусов Цельсия, что было связано с образованием плотных оксидных прослоек, мешавших кислороду проникать вглубь карбонитрида циркония и гафния. Это позволяет использовать его для тепловой защиты космических кораблей, а после завершения тестов на радиационную стойкость данный материал станет альтернативой для карбида кремния при производстве ядерного топлива, подытожили ученые.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/19597945