新纪录！世界上最耐热材料诞生了

2024-10-26 10:58世界之最

研究人员们最近开发了两种新型耐热材料，碳化钽（TaC）和碳化铪（HaC），它们能够承受高达近4000℃的高温。

值得一提的是，来自伦敦帝国理工学院的研究团队还发现，碳化铪的熔点创下了材料领域的新纪录。考虑到两种材料所具有的耐受近4000℃极端高温的性能，这两种材料有可能被用于更加恶劣极端的环境之中，例如下一代高超音速太空飞船的绝热护罩。

碳化钽与碳化铪均属于耐火陶瓷，意味着这两种材料具有极其出众的耐热性能。这两种材料所具有的耐受极端恶劣环境的能力，意味着它们的潜在应用可能包括了高速飞船的热保护系统，以及超热环境下核反应堆中的燃料包壳。然而，由于目前实验室中尚未出现能够测试TaC和HfC这两种陶瓷熔点的技术，使得人们目前尚无法确定，它们是否真的能够胜任在极端环境条件下的工作。

为此，研究人员们开发了一种新型极端加热技术，利用激光来测试TaC和HfC的耐热性。利用这项技术，研究人员们分别确定了TaC和HfC两者单质及混合物的熔点。该研究最近发表于《科学报道》（Scientific Reports）杂志上。

他们发现，两种陶瓷的混合物（Ta0.8H2O20C）的实测熔点与先前的研究结果一致，达到了3905℃，但是这两种化合物自身的熔点则比先前发现的要高——TaC的熔点达到了3768℃，而HfC则为3958℃。

研究人员说，这两种材料的出现，将为下一代高超音速飞行器的研发铺平道路。这意味着，未来的航天器可以变得比以往任何时候都要快得多。

该项研究是奥玛·赛迪娄思·巴拉扎（Omar Cedillos Barraza）博士在伦敦帝国理工学院物理系攻读博士期间进行的。赛迪娄思·巴拉扎博士目前是德州大学艾尔帕索分校的副教授。

赛迪娄思·巴拉扎博士说：“当飞行器以超过5马赫的高超音速飞行时，其与空气之间的摩擦会产生很高的温度。到目前为止，TaC和HfC均还未被用于高超音速飞行器的研发之中。但是，我们的新发现表明，这两种材料比我们以前认为的还要能耐热，事实上他们的耐热性能已经超过了人类已知的任何其他化合物。这一事实意味着，它们或可用于新型航天器：在大气层内，这些航天器可以像普通飞机那样飞行，随后还能以高超音速的速度在太空之中飞行。这两种材料可使航天器能够承受穿梭大气层之间所产生的极端热量。”

TaC和HfC的潜在用途的例子还有，航天器的机头盖以及在飞行期间与外界摩擦最大的外部仪器的边缘。

目前，超过5马赫的航天器尚不能实现载人飞行。但赛迪娄思·巴拉扎博士指出，这一梦想在将来很有可能实现。

赛迪娄思·巴拉扎博士补充道：“我们的测试表明，在打造未来的太空航天器时，这两种材料具有非常大的潜力。这两种材料能够承受如此高的极端温度，这意味着将来有一天，载人的高超音速航天器真的有可能出现。如果我们能够以5马赫的速度飞行，那么从伦敦到悉尼的飞行时间仅仅需要大约50分钟，这将为世界各国开辟出一个孕育着全新商机的新大陆。”