Революція в надзвукових польотах: створено унікальний сплав на основі експериментів у космосі

Завдяки експериментам, які проводили астронавти на китайській космічній станції "Тяньгун", вчені змогли створити унікальний сплав, що може підвищити продуктивність надзвукових і гіперзвукових літаків. Цей сплав був створений з ніобію і кремнію і може витримувати екстремальні температури, що робить його ідеальним для створення високопродуктивних авіаційних двигунів. За словами китайських учених, виготовлені з цього сплаву лопаті турбовентиляторних авіаційних двигунів можуть витримати температуру понад 1700 градусів Цельсія. Дослідження опубліковано в журналі Acta Physica Sinica, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Створити сплав ніобію і кремнію надзвичайно складно. Масове виробництво такого сплаву стикалося з двома головними проблемами: крихкістю матеріалу і дуже повільним зростанням кристалів.

Для створення міцних кристалів було потрібно приблизно 100 годин при температурі понад 1600 градусів Цельсія. Але виходив матеріал, який був дуже крихким при кімнатній температурі, а значить його не можна було використовувати для створення авіаційних двигунів.

Тепер же вчені вирішили проблеми, пов'язані зі створенням сплаву ніобію і кремнію. Вони створили метод швидкого охолодження, який дає змогу виробляти високоякісні кристали ніобію з кремнієм зі швидкістю приблизно 9 см на секунду. Це значно скорочує час виробництва сплаву порівняно з традиційними методами.

Вчені додали в сплав ніобію і кремнію невелику кількість гафнію для того, щоб збільшити міцність кристалів. Таким чином міцність сплаву за кімнатної температури зросла більш ніж у 3 рази. Проблему крихкості сплаву вирішили, а отже його можна використовувати при створенні двигунів для надзвукових і гіперзвукових літаків.

Це досягнення стало можливим після того, як на китайській космічній станції "Тяньгун" було проведено серію експериментів. В умовах без звичайної гравітації поведінка матеріалів змінюється. За відсутності гравітації такі процеси, як зростання кристалів і затвердіння, відбуваються по-іншому.

Як показали експерименти, під час швидкого затвердіння сплаву ніобію і кремнію в умовах без звичайної гравітації, утворилася незвичайна внутрішня структура матеріалу. Також кристали росли інакше, ніж на Землі.

На думку експертів, масове виробництво сплаву ніобію і кремнію може стимулювати як військову промисловість Китаю, так і високотехнологічні цивільні галузі економіки країни.

Зараз Китай посідає перше місце у світі з використання такого рідкісного металу, як ніобій. Але в країні міститься менше 1% усіх світових запасів ніобію. Китай купує ніобій у Бразилії, яка має майже 90% усіх запасів ніобію у світі.

Як уже писав Фокус, фізики вперше виявили всередині протонів дивне квантове явище, яке не любив Ейнштейн. Вчені виявили, що кварки і глюони всередині протонів можуть перебувати в стані квантової заплутаності.

Також Фокус писав про те, що китайський надзвуковий літак зміг перевищити швидкість звуку більш ніж у 6 разів. Це був випробувальний політ прототипу майбутнього надзвукового пасажирського літака.