俗话说:兵贵神速。目前,中、美、俄三国都在发展高超声速武器,其中就包括高超声速飞行器。据《扬子晚报》报道,研发高超声速飞行器并不容易,需要找到可以应付极端高温的材料,因为在高超声速飞行时,气流会被压缩并与飞行器表面产生剧烈摩擦,导致飞行器周围温度高达数千摄氏度,飞行器表面将会被严重加热,研制轻质、耐高温的防热材料和结构是研发高超声速飞行器的前提。

高超声速武器让战争进入“读秒”时代(陈尧/《解放军报》)

科研人员是否已经研制出了可以耐高温的防热材料呢?据《科技日报》报道,近日,中南大学粉末冶金研究院粉末冶金国家重点实验室中国工程院院士黄伯云团队开发出了一种新型可耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及复合材料,引发国际广泛关注。团队中的熊翔教授介绍,“该涂层由锆、钛、碳、硼四种元素组成的四元含硼单相碳化物构成,具有稳定的碳化物晶体结构,主要是通过熔渗工艺,将多元陶瓷相引入多孔炭/炭复合材料中获得的。由于这种超高温陶瓷兼具了碳化物的高温适应性和硼化物的抗氧化特性,使其具有优越的抗烧蚀性和抗热震性。这是世界上首次合成该四元含硼碳化物单相超高温陶瓷材料,并制成涂层。”

此外,据新华网报道,该材料的研发从2002年就已开始,经过最初的碳化硅到后来的碳化钽、碳化钛、碳化锆、硼化锆、碳化铪等数十种体系以及数百种成分含量的高温材料后,历经15年,才成功实现了3000℃超高温环境下新型耐烧蚀陶瓷涂层开发的突破,这种新型可耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及复合材料,因其优越的抗烧蚀性和抗热震性,将成为高超声速飞行器关键部件的候选材料。

高超声速技术是21世纪航空航天技术发展的制高点。据《解放军报》报道,长寿命、耐高温、抗腐蚀、高强度的新型材料在高超声速技术中显得尤为重要,该新型陶瓷涂层及其复合材料将有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。(张茜)

本文由中科院物理所副研究员罗会仟进行科学性把关,目前专家主要研究领域为超导、电子、电磁、半导体、自动化、中子散射等。

防热新材料的诞生或为研制高超声速飞行器铺平道路

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