Специалисты Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН (Кутателадзе, 18) и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера разработали новую технологию производства изделий из уникального соединения металла и углерода – термостойкого карбида гафния, способного выдержать огромные тепловые нагрузки, возникающие при движении гиперзвуковых летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы и в ядерных реакторах.
Получить монолитные изделия из этого материала очень сложно, долго и дорого. Сибирскими учёными выработан эффективный и дешёвый способ обработки, при котором самый тугоплавкий материал в мире можно расплавить за несколько минут.
Для обработки наиболее тугоплавкого соединения был применён оригинальный подход: карбид плавится как бы сам в себе – жидкий материал находится в кольце порошкообразного. В дальнейшем используется метод послойного добавления сырья, аналогичный печати на 3D-принтере, пока форма не будет заполнена полностью. Заключительный этап – контрольное просвечивание синхротронным излучением. В противовес классическому многочасовому спеканию в печи новый метод позволяет получать готовые детали всего за несколько минут.1
Сегодня карбид гафния может с успехом применяться в ракетостроении в качестве внешнего покрытия возвращаемых космических аппаратов типа «Буран», при этом с помощью аддитивных технологий (послойного наложения материалов) можно создавать композиционные покрытия с градиентом теплопроводности. Тугоплавкость и высокая способность отдавать электроны делает карбид гафния идеальным материалом для катодов ускорителей.
Также сотрудники ИХТТМ СО РАН разработали технологию радиационно-химической обработки твёрдого ракетного топлива, что позволит не только ускорить его производство, но и сделает использование этого топлива более безопасным. 2
Другой энергетический материал для космоса, над улучшением свойств которого работает Институт химии твердого тела и механохимии, а также несколько других институтов Сибирского и Уральского отделений Академии наук – это так называемый «солнечный кремний», который содержит более 99,99 % кремния по весу и используется для производства солнечных батарей.
1 https://scfh.ru/news/kak-za-neskolko-minut-rasplavit-samyy-tugoplavkiy-material-v-mire/