「革新的な科学と工学の融合が進み続けるにつれて、セラミックスの未来は明るいようです」と、NC Stateの教授であるCheryl Xuは述べています。ノースカロライナ州立大学の研究者たちは、2025年5月14日に、超高温セラミックスを作成するための画期的なレーザー焼結技術を発表しました。
この新しい方法は、その優れた耐熱性で知られる炭化ハフニウム（HfC）のようなセラミックスの製造を大幅に効率化します。従来の方法では2,200℃を超える温度が必要ですが、レーザー技術はより高速でエネルギー効率に優れています。
このプロセスでは、制御された環境で液体のポリマー前駆体に120ワットのレーザーを照射します。これにより、液体がコーティングや3Dプリント構造に適した固体セラミック材料に変換されます。レーザー焼結技術は、従来の焼結とは異なり、持ち運びも可能です。
主な用途の1つは、極超音速技術で使用される炭素複合材料の保護コーティングの作成です。局所的なレーザー焼結は、構造的損傷を最小限に抑え、熱保護を強化します。この技術は、積層造形とも統合されており、複雑な3Dセラミック構造の作成を可能にします。
レーザー技術は、少なくとも50％の変換効率を誇り、従来の方法の20〜40％よりも大幅に高くなっています。これにより、廃棄物が減少し、より持続可能な製造アプローチにつながります。チームは、結晶性の相純粋なHfCの製造に成功し、極限環境に対する技術の可能性を実証しました。
炭素繊維複合材料に適用されたHfCコーティングのテストでは、熱保護システムに不可欠な強力な接着性と均一な被覆が示されました。これにより、航空宇宙およびその他の産業における高度なエンジニアリングアプリケーションへの扉が開かれます。American Ceramic Society Journalに掲載されたこの研究は、これらの技術のさらなる採用を促すことを期待しています。