Nga chế tạo vật liệu gốm Ba2YNbO6 chịu nhiệt 2.000 độ C cho động cơ máy bay
Các nhà khoa học Nga phát triển thành công vật liệu gốm Ba2YNbO6 có khả năng chịu nhiệt tới 2.000 độ C, giúp tăng đáng kể hiệu suất và tuổi thọ cho động cơ máy bay thế hệ mới.
Các nhà khoa học Nga vừa công bố bước tiến mới trong công nghệ vật liệu khi chế tạo thành công loại gốm đặc biệt mang tên Ba2YNbO6. Đây là vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ cực cao, lên tới 2.000 độ C, được thiết kế để ứng dụng làm lớp phủ chắn nhiệt cho động cơ máy bay và turbine khí thế hệ tiếp theo.
Vượt qua giới hạn nhiệt độ của vật liệu truyền thống
Trong ngành hàng không hiện đại, các động cơ phản lực đòi hỏi vật liệu phải hoạt động ổn định ở mức nhiệt trên 1.200 độ C. Hiện nay, các kỹ sư thường sử dụng lớp phủ zirconium dioxide để bảo vệ các chi tiết máy. Tuy nhiên, khi vượt quá ngưỡng nhiệt độ này, zirconium dioxide dần mất đi các đặc tính cơ lý, dẫn đến giảm tuổi thọ và độ an toàn của động cơ.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo và siêu máy tính trong nghiên cứu
Dự án này là thành quả hợp tác giữa Skoltech và Viện Hóa học Vô cơ A.V. Nikolaev thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga. Các chuyên gia đã áp dụng phương pháp nghiên cứu toàn diện, kết hợp giữa mô phỏng trên siêu máy tính và thí nghiệm thực tiễn để tìm ra công thức tối ưu cho Ba2YNbO6.
Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy học (Machine Learning) và động lực học phân tử để tính toán chính xác độ dẫn nhiệt cũng như hệ số giãn nở của vật liệu trước khi tiến hành tổng hợp bột và sản xuất mẫu gốm mật độ cao.
Thông số kỹ thuật vượt trội của Ba2YNbO6
Kết quả thử nghiệm cho thấy vật liệu gốm mới không bị nóng chảy ngay cả ở mức 2.000 độ C. Tại nhiệt độ hoạt động tiêu chuẩn 1.000 độ C, độ dẫn nhiệt của Ba2YNbO6 chỉ xấp xỉ 1,9 W/(mK), mức thấp hơn đáng kể so với các tiêu chuẩn vật liệu hiện hành, giúp cách nhiệt hiệu quả hơn cho các bộ phận kim loại bên trong.
Bên cạnh đó, hệ số giãn nở nhiệt của Ba2YNbO6 được tinh chỉnh để gần tương đương với kim loại chế tạo cánh turbine. Đặc tính này giúp ngăn ngừa hiện tượng nứt vỡ hoặc bong tróc lớp phủ trong các chu kỳ gia nhiệt và làm nguội liên tục khi động cơ vận hành. Các chỉ số về độ cứng nano của vật liệu cũng đạt mức tương đương với các dòng gốm kỹ thuật tốt nhất hiện nay.
Sự ra đời của Ba2YNbO6 được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho các dòng động cơ phản lực hiệu suất cao, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và kéo dài chu kỳ bảo dưỡng, tăng cường năng lực cạnh tranh cho ngành công nghiệp hàng không Nga.
