Российские учёные разработали керамику, выдерживающую экстремальные температуры до 2000 градусов Цельсия. Материал на основе двойного перовскита Ba2YNbO6 может использоваться в качестве верхнего слоя теплозащитных покрытий для авиационных двигателей и газовых турбин. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International. Об этом рассказали в пресс-службе Сколтеха.
Современные авиационные и энергетические установки требуют материалов, способных работать при температурах выше 1200 градусов. Сегодняшние покрытия из диоксида циркония теряют свои свойства при перегреве, что ограничивает ресурс двигателей. Учёные из Сколтеха и Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН применили комплексный подход, сочетающий суперкомпьютерное моделирование и реальные эксперименты.
С помощью машинного обучения и молекулярной динамики исследователи рассчитали теплопроводность и коэффициент теплового расширения материала. Затем специалисты синтезировали порошок и получили высокоплотные керамические образцы. В ходе экспериментов керамика не расплавилась даже при нагреве до 2000 градусов, подтвердив свою термическую стабильность.
Теплопроводность материала при рабочей температуре 1000 градусов составила всего около 1,9 Вт/(м·К), что ниже, чем у используемого сейчас стандарта. Коэффициент теплового расширения близок к расширению металла лопаток, предотвращая появление трещин при циклах нагрева и охлаждения. Механические свойства — жёсткость и нанотвёрдость — сопоставимы с существующими материалами.
Как подчеркнули в Сколтехе, новая разработка открывает перспективы для создания двигателей следующего поколения с более высоким КПД, сниженным расходом топлива и увеличенным сроком службы.