"De toekomst van keramiek ziet er rooskleurig uit nu de fusie van innovatieve wetenschap en engineering blijft vorderen," zegt Cheryl Xu, professor aan NC State. Onderzoekers van North Carolina State University onthulden op 14 mei 2025 een baanbrekende laser sintering techniek voor het creëren van ultra-hoge temperatuur keramiek.
De nieuwe methode stroomlijnt de productie van keramiek zoals hafniumcarbide (HfC), bekend om zijn uitzonderlijke hittebestendigheid, aanzienlijk. Traditionele methoden vereisen temperaturen van meer dan 2.200 graden Celsius, maar de lasertechniek is sneller en energiezuiniger.
Het proces omvat het richten van een 120-watt laser op een vloeibare polymeervoorloper in een gecontroleerde omgeving. Dit zet de vloeistof om in een vast keramisch materiaal, geschikt voor coatings of 3D-geprinte structuren. De laser sintering techniek is ook draagbaar, in tegenstelling tot traditioneel sinteren.
Een belangrijke toepassing is het creëren van beschermende coatings voor koolstofcomposieten die worden gebruikt in hypersonische technologieën. Het gelokaliseerde laser sintering minimaliseert structurele schade en verbetert de thermische bescherming. De techniek integreert ook met additive manufacturing, waardoor de creatie van complexe 3D keramische structuren mogelijk wordt.
De lasertechniek heeft een conversie-efficiëntie van minstens 50%, aanzienlijk hoger dan de 20-40% van traditionele methoden. Dit leidt tot minder afval en een duurzamere productieaanpak. Het team produceerde met succes kristallijn, fase-zuiver HfC, wat het potentieel van de technologie voor extreme omgevingen aantoont.
Tests op HfC-coatings aangebracht op koolstofvezelcomposieten toonden een sterke hechting en uniforme dekking aan, essentieel voor thermische beschermingssystemen. Dit opent deuren voor verbeterde engineeringtoepassingen in de lucht- en ruimtevaart en andere industrieën. Het onderzoek, gepubliceerd in het Journal of the American Ceramic Society, hoopt verdere adoptie van deze technieken te inspireren.