Китайские учёные создали «неубиваемую» керамику для экстремальных условий
Китайские учёные создали уникальный керамический аэрогель, который способен выдерживать экстремальные механические нагрузки и температуры, сохраняя при этом эластичность и теплоизоляционные свойства. Исследователи из Ланьчжоуского института химической физики разработали материал, который можно скручивать, сжимать почти до плоского состояния, подвергать воздействию жидкого азота и нагревать до 1500 градусов по Цельсию без разрушения.
Новый материал сочетает в себе преимущества керамики и аэрогеля. Традиционная керамика обладает высокой термостойкостью, но является хрупкой и склонной к растрескиванию. Аэрогели, состоящие в основном из воздуха, — превосходные теплоизоляторы, но также довольно хрупкие. Китайским специалистам удалось преодолеть эти ограничения.
Ключевым решением стало использование концепции «высокой энтропии» в составе материала. Вместо одного основного оксида металла учёные применили пять различных металлов, хаотично распределённых в одной кристаллической решётке. Такая атомная структура предотвращает лёгкое распространение тепла и трещин. Кроме того, микроструктура аэрогеля представляет собой трёхмерный каркас из переплетённых нановолокон толщиной около 250 нанометров, напоминающий пружину. Под нагрузкой эти волокна изгибаются и скользят друг относительно друга, равномерно распределяя напряжение, что придаёт материалу упругость, несвойственную керамике.
Материал демонстрирует выдающиеся характеристики: он восстанавливает форму после сжатия на 98%, сохраняет стабильность в диапазоне от -196 до +1500 градусов Цельсия и превосходит по теплоизоляционным свойствам многие традиционные керамические материалы.
Эта разработка открывает значительные перспективы для различных отраслей промышленности. Упругий и термостойкий аэрогель может быть использован в качестве теплоизоляции в турбинах, для обшивки гиперзвуковых летательных аппаратов, в тепловых щитах и уплотнениях космических кораблей, а также в других компонентах аэрокосмической техники, которые должны выдерживать сильную вибрацию и экстремальный нагрев.
Исследование подробно описано в научном журнале .