«Будущее керамики выглядит радужным, поскольку слияние инновационной науки и техники продолжает развиваться», — говорит Шерил Сюй, профессор NC State. Исследователи из Университета штата Северная Каролина 14 мая 2025 года представили революционную технологию лазерного спекания для создания сверхвысокотемпературной керамики.
Новый метод значительно упрощает производство керамики, такой как карбид гафния (HfC), известный своей исключительной термостойкостью. Традиционные методы требуют температуры выше 2200 градусов Цельсия, но лазерная технология быстрее и энергоэффективнее.
Процесс включает в себя направление 120-ваттного лазера на жидкий полимерный прекурсор в контролируемой среде. Это превращает жидкость в твердый керамический материал, пригодный для покрытий или трехмерных печатных структур. Технология лазерного спекания также является портативной, в отличие от традиционного спекания.
Одним из ключевых применений является создание защитных покрытий для углеродных композитов, используемых в гиперзвуковых технологиях. Локализованное лазерное спекание минимизирует структурные повреждения и улучшает тепловую защиту. Технология также интегрируется с аддитивным производством, позволяя создавать сложные трехмерные керамические структуры.
Лазерная технология может похвастаться эффективностью преобразования не менее 50%, что значительно выше 20-40% традиционных методов. Это приводит к меньшему количеству отходов и более устойчивому производственному подходу. Команда успешно произвела кристаллический, фазово-чистый HfC, демонстрируя потенциал технологии для экстремальных условий.
Испытания покрытий HfC, нанесенных на углерод-волокнистые композиты, показали сильную адгезию и равномерное покрытие, что необходимо для систем тепловой защиты. Это открывает двери для расширенных инженерных приложений в аэрокосмической и других отраслях. Исследование, опубликованное в Journal of the American Ceramic Society, надеется вдохновить на дальнейшее внедрение этих методов.