«Майбутнє кераміки виглядає яскравим, оскільки злиття інноваційної науки та інженерії продовжує розвиватися», — каже Шеріл Сюй, професорка в NC State. Дослідники з Університету штату Північна Кароліна 14 травня 2025 року представили новаторську технологію лазерного спікання для створення надвисокотемпературної кераміки.
Новий метод значно спрощує виробництво кераміки, такої як карбід гафнію (HfC), відомий своєю винятковою термостійкістю. Традиційні методи вимагають температури понад 2200 градусів Цельсія, але лазерна техніка є швидшою та енергоефективнішою.
Процес передбачає спрямування 120-ватного лазера на рідкий полімерний прекурсор у контрольованому середовищі. Це перетворює рідину на твердий керамічний матеріал, придатний для покриттів або 3D-друкованих структур. Техніка лазерного спікання також є портативною, на відміну від традиційного спікання.
Одним із ключових застосувань є створення захисних покриттів для вуглецевих композитів, які використовуються в гіперзвукових технологіях. Локалізоване лазерне спікання мінімізує структурні пошкодження та покращує тепловий захист. Ця техніка також інтегрується з адитивним виробництвом, що дозволяє створювати складні 3D керамічні структури.
Лазерна техніка може похвалитися ефективністю перетворення щонайменше 50%, що значно вище, ніж 20-40% у традиційних методах. Це призводить до меншої кількості відходів і більш сталого підходу до виробництва. Команда успішно виробила кристалічний, фазово чистий HfC, демонструючи потенціал технології для екстремальних середовищ.
Випробування покриттів HfC, нанесених на вуглеволокнисті композити, показали сильну адгезію та рівномірне покриття, що є важливим для систем теплового захисту. Це відкриває двері для розширеного інженерного застосування в аерокосмічній та інших галузях промисловості. Дослідження, опубліковане в Journal of the American Ceramic Society, сподівається надихнути на подальше впровадження цих методів.