Ученые УрФУ создали сверхпрочную керамику для авиакосмической отрасли
Новый материал выдерживает до 2100 ℃ и не «чувствует» радиацию
В Уральском федеральном университете создали сверхпрочную керамику: шесть «настраиваемых» составов с разным комплексом свойств. Новый материал лучше современного эталона – стабилизированного диоксида циркония, который используют в промышленности.
«Мы работаем с высокоэнтропийными материалами – новым классом сложных оксидов, которые состоят из пяти или более компонентов. При этом такие материалы не являются композитами, а представляют единый твердый раствор пяти и более составляющих, которые образуют общую кристаллическую решетку. За счет вариации этих компонентов мы можем влиять на свойства керамики», – объясняет соавтор работы, инженер кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Роман Бастриков.
Вариация компонентов и позволила ученым улучшить характеристики и управлять тепло- и электрофизическими свойствами. Опыты показали: новая керамика выдерживает высокие температуры (нагрев до 2100 ℃), их перепад, радиацию.
«Все образцы обладают высокой радиационной стойкостью, а некоторые сплавы и вовсе не «почувствовали» облучение. Тогда как, например, у стабилизированного оксида циркония при этих же дозах облучения происходит изменение структуры», – добавляет Роман Бастриков.
Новая керамика меньше повержена разрушению, чем диоксид циркония. Она хорошо сочетается (по коэффициенту термического расширения) с характеристиками металла, поэтому легче переносит изменения температуры и меньше деформируется с металлической основой. В совокупности эти свойства делают материал более надежным, износостойким и долговечным, отмечают исследователи.
Новую керамику можно использовать в качестве теплозащитных покрытий нового поколения для авиакосмической отрасли, электролитов для твердооксидных топливных элементов, подложек и изоляторов для бортовой электроники, а также конструкционных компонентов в гиперзвуковых приложениях (к примеру, для космопланов, гиперзвуковых лайнеров). Также из полученных материалов можно выбрать наиболее подходящие под конкретные цели и задачи и улучшать их, добавляют ученые, но над этим они планируют работать с индустриальными партнерами.
«В планах нашей научной группы – коммерциализировать технологию. Мы открыты к сотрудничеству с индустриальными партнерами по ряду перспективных направлений. Полагаем, что предложенные материалы способны занять собственную нишу на рынке, поскольку наукоемкие отрасли промышленности испытывают постоянную потребность в керамических материалах с заданным комплексом свойств», – заключает старший научный сотрудник кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Федор Зыков.
Отметим, устойчивость керамики к температурным перепадам и воздействию радиации ученые УрФУ проверяли с коллегами из Института химии твердого тела УрО РАН и Института электрофизики УрО РАН. Описание свойств нового материала и результаты опытов исследователи опубликовали в Journal of the European Ceramic Society. Работу поддержало Минобрнауки России (госзадание № FEUZ−2026–0009).
Фото: пресс-служба УрФУ, фотограф – Родион Нарудинов.