Các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra một loại vật liệu mới có khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 3.600 độ C (tương đương 6.512 độ F) trong môi trường có tính oxy hóa.
Nói cách khác, vật liệu mới này – một loại gốm carbide – có thể tồn tại ở nhiệt độ vượt xa giới hạn nhiệt hiện tại trong các chuyến bay siêu vượt âm, theo South China Morning Post (SCMP).
Vật liệu mới dành cho bay siêu vượt âm
Các phương tiện bay siêu vượt âm đòi hỏi vật liệu phải duy trì được độ bền cấu trúc trong điều kiện cực kỳ khắc nghiệt. Phần lớn các vật liệu hiện nay bắt đầu bị phá hủy ở nhiệt độ dưới 3.000 độ C.
Các hợp kim kim loại thường bị suy giảm ở nhiệt độ trên 2.000 độ C. Ví dụ, tàu vũ trụ Starship của SpaceX sử dụng các tấm chắn nhiệt chỉ chịu được khoảng 1.371 độ C (2.500 độ F).
Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc thông báo đã phát triển một loại gốm carbide mới chịu nhiệt cao hơn rất nhiều.
“Loại gốm carbide mà chúng tôi phát triển, bao gồm các nguyên tố như hafnium, tantalum, zirconium và vonfram, thể hiện tốc độ oxy hóa thấp hơn đáng kể ở nhiệt độ 3.600°C dưới bức xạ laser so với bất kỳ vật liệu nào được công bố trước đây", Giáo sư Chu Yanhui từ Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Nam nói với SCMP.
Các cường quốc không gian hàng đầu thế giới hiện đang chạy đua để nâng cấp khả năng vũ khí và phương tiện bay siêu vượt âm.
Công nghệ này cho phép các phương tiện hoặc vũ khí bay đến bất kỳ nơi nào trên thế giới trong chưa đầy một giờ. Thực tế, các nhà nghiên cứu quân sự Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một loại vũ khí có thể tấn công bất kỳ đâu chỉ trong 30 phút.
Thành tựu đầu tiên trên thế giới
Theo các nhà khoa học, hiệu suất vượt trội của vật liệu này đến từ cấu trúc đặc biệt của lớp oxit bảo vệ. Cốt lõi là khung xương vonfram, được lấp đầy bởi các oxit của các nguyên tố khác trong vật liệu. Những oxit này bảo vệ vonfram khỏi bị oxy hóa tiếp, tạo rào chắn, ngăn oxy thâm nhập.
Để đẩy nhanh quá trình phát triển, nhóm đã sử dụng nền tảng thử nghiệm laser công suất cao thay cho quy trình đường hầm gió kéo dài như thông thường.
Nhờ vào thử nghiệm bằng laser, họ có thể quan sát và phân tích mẫu vật liệu trong khi đang được nung nóng tới khoảng 3.800 độ C.
Theo giáo sư Chu, loại gốm carbide mới này “có thể được sử dụng trực tiếp làm lớp bảo vệ bên ngoài cho tàu vũ trụ hoặc trong các hệ thống năng lượng chịu nhiệt cao".
“Đây là lần đầu tiên trên thế giới một vật liệu nền đạt ngưỡng chịu nhiệt tới 3.600°C, phá vỡ rào cản 3.000 độ đã tồn tại trong ngành suốt nhiều năm qua", ông nói thêm.
Là vật liệu nền, gốm carbide ày có thể được sản xuất thành các vật liệu tổng hợp hoặc sử dụng làm lớp phủ. Ứng dụng tiềm năng bao gồm các linh kiện hàng không vũ trụ, hệ thống bảo vệ vũ khí và thậm chí cả thiết bị in thạch bản trong công nghiệp bán dẫn – nơi cần bảo vệ các linh kiện khỏi bức xạ plasma.
Theo SCMP, nhóm nghiên cứu hiện đang hợp tác với các đối tác trong ngành để hạ thấp chi phí sản xuất. Họ cũng đang ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để hỗ trợ tối ưu hóa và cải thiện hiệu suất vật liệu hơn nữa.
(Theo SCMP, IE)
