Topcareer.id – Sekelompok ilmuwan dari NUST MISIS mengembangkan bahan keramik dengan titik leleh tertinggi di antara senyawa yang saat ini dikenal. Hasilnya dipublikasikan di Ceramics International.
Kombinasi unik dari sifat fisik, mekanis dan termal membuat bahan ini menjanjikan untuk digunakan dalam komponen pesawat yang paling panas seperti fairings nose, mesin jet, dan tepi sayap depan yang beroperasi pada suhu di atas 2.000 derajat Celsius.
Banyak badan antariksa terkemuka (NASA, ESA, serta agensi Jepang, Cina, dan India) secara aktif mengembangkan pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan kembali, agar bisa mengurangi biaya pengiriman orang dan kargo ke orbit, serta mengurangi interval waktu antara penerbangan berikutnya.
“Saat ini, hasil yang signifikan telah dicapai dalam pengembangan perangkat tersebut. Namun, ketika keluar dari atmosfer, pada permukaan sayap pesawat ruang angkasa, suhu sekitar 2000 derajat C yang diamati bisa mencapai 4000 derajat C di bagian paling ujung. Oleh karena itu, NUST MISS mengembangkan bahan baru yang dapat bekerja pada suhu tinggi,” kata Dmitry Moskovskikh, kepala NUST MISIS Center untuk Bahan Keramik Konstruksi.
Baca juga: Graphene Aerogel, Material Paling Ringan di Dunia
Tujuan para ilmuwan ini adalah untuk menciptakan material dengan titik leleh tertinggi dan sifat mekanik yang tinggi.
Sistem triple hafnium-karbon-nitrogen, hafnium carbonitride (Hf-CN) telah dipilih karena para ilmuwan dari Brown University (AS) memperkirakan bahwa hafnium carbonitride akan memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan tahan terhadap oksidasi. Ini juga memiliki peleburan tertinggi di antara semua senyawa yang dikenal (sekitar 4200 derajat C).
Menggunakan metode self-propagating sintesis suhu tinggi, para ilmuwan NUST MISIS memperoleh HfC0.5N0.35, (hafnium carbonitride) dekat dengan komposisi teoretis, dengan kekerasan tinggi 21,3 GPa, yang bahkan lebih tinggi daripada bahan baru yang menjanjikan, seperti ZrB2 / SiC (20.9 GPa) dan HfB2 / SiC / TaSi2 (18.1 GPa).
“Sulit untuk mengukur titik leleh suatu bahan ketika melebihi 4000 derajat. Oleh karena itu, kami memutuskan untuk membandingkan suhu leleh senyawa yang disintesis dan material asli hafnium karbida,” kata Veronika Buinevich, mahasiswa pascasarjana NUST MISIS.
“Untuk melakukan ini, kami menempatkan sampel HFC dan HfCN terkompresi pada sebuah piring grafit berbentuk seperti halter, dan menutupi bagian atas dengan pelat yang serupa untuk menghindari kehilangan panas,”
Baca juga: Ilmuwan China Temukan Nanomaterial Pembasmi Virus Corona
Selanjutnya, mereka menghubungkannya ke baterai menggunakan elektroda molibdenum. Semua tes dilakukan dalam ruang hampa yang dalam. Hasil pemanasan simultan dari material baru carbonitride dan hafnium carbide menunjukkan bahwa carbonitride memiliki titik lebur yang lebih tinggi daripada hafnium carbide.
Saat ini, titik leleh spesifik material baru ini berada di atas 4000 derajat C, dan tidak dapat ditentukan secara tepat di laboratorium. Di masa depan, tim berencana untuk melakukan percobaan pada pengukuran suhu leleh dengan pyrometry suhu tinggi menggunakan laser atau hambatan listrik.
Mereka juga berencana untuk mempelajari kinerja hafnium carbonitride yang dihasilkan dalam kondisi hipersonik, yang akan relevan untuk aplikasi lebih lanjut dalam industri dirgantara di seluruh dunia.
Editor: Feby Ferdian