Американские электромагнитные технологии будут изучать материалы при температуре 3600°F для усовершенствования гиперзвуковых полетов:
Школа инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии (UVA) делает важный шаг в исследовании сверхвысокотемпературной керамики, создавая новаторскую систему электромагнитной левитации (EML). Финансируемая грантом Программы исследовательского инструментария Университета обороны (DURIP), система EML позволит изучать сверхвысокотемпературную керамику (UHTC) в ее твердом и расплавленном состоянии, говорится в пресс-релизе.
UHTC — это класс керамики, которая может выдерживать температуру свыше 3600 градусов по Фаренгейту (2000 градусов по Цельсию) без какой-либо деградации, а также имеет высокую теплопроводность. Благодаря своим уникальным свойствам, эти материалы используются в качестве тепловых экранов в самых разных областях применения: от космических аппаратов до ядерных реакторов, от гиперзвуковых самолетов до печей.
При всех своих преимуществах UHTC также чрезвычайно хрупкие и не поддаются легкой обработке. Чтобы улучшить их пригодность к использованию, исследователи более подробно изучают их химическую структуру, и ожидается, что современная система EML поможет в дальнейшем изучении этого класса материалов.
Проблемы загрязнения
Традиционные подходы к исследованиям UHTC часто сталкиваются с проблемой химического загрязнения при чрезвычайно высоких температурах. Исследовательская группа UVA решила эту проблему, приняв конструкцию без контейнера в своей новой системе EML.
В своем новом проекте исследователи объединили методы индукционного и лазерного нагрева, чтобы исключить прямой контакт между исследуемыми материалами и защитной оболочкой. Таким образом, даже когда температура поднимается выше 3600 градусов по Фаренгейту, точность измерений не падает.
Поскольку UHTC имеют разнообразные применения, исследователи гарантировали, что EML может моделировать условия реакции, столь же разнообразные, как вакуум и атмосфера чрезвычайно высокого давления. В этих экстремальных условиях исследователи могут понять такие свойства, как тепловое расширение, температура плавления и поверхностное натяжение, и использовать эти данные для таких приложений, как гиперзвуковой полет или высокотемпературное производство, говорится в пресс-релизе.
Важный шаг для США
Система EML является важным шагом вперед для американских исследований, поскольку это первый подобный объект, построенный в США. До этого такие объекты функционировали только в Германии и Японии, что ставило американских исследователей в невыгодное положение.
Однако установка EML в Университете Вирджинии на шаг впереди немецких и японских аналогов, поскольку она позволяет добиться полного плавления сверхвысокотемпературных термопластов с использованием дополнительного лазерного нагрева и позволяет исследователям собирать высокоточные данные, которые ранее были недоступны.
«Система EML представляет собой смену парадигмы в наших возможностях изучать и разрабатывать материалы для экстремальных условий», — сказала Элизабет Опила, профессор инженерии и заведующая кафедрой материаловедения и инженерии в Университете Вирджинии, а также главный исследователь проекта EML.
«Эта технология не только позволит продвинуться в этой области, но и обучит следующее поколение материаловедов для критически важных приложений».
Система также была разработана с учетом будущих инноваций, таких как интеграция с Advanced Photon Source (APS) в Аргоннской национальной лаборатории. Это позволит проводить такие эксперименты, как in-situ рентгеновская дифракция и измерения высокотемпературного окисления в будущем. Эти эксперименты имеют жизненно важное значение при разработке приложений для энергетической и аэрокосмической промышленности.
«Это больше, чем просто новое оборудование», — добавил Опила в пресс-релизе. «Это платформа для открытий и образования, которые сформируют будущее материаловедения».
Прочитайте что такое взгляд в будущее
Читайте ещё статьи из Рубрики: инновации-технологии-наука