Aerokosmik haqida gap ketganda, xayolga kuchli raketalar, osmonda uchib yuruvchi qiruvchi samolyotlar yoki kosmonavtlarning kosmosga chiqishi kelishi mumkin. Lekin siz ushbu zamonaviy uskunaning orqasida kichik jigarrang kukun ajralmas rol o'ynashini bilmasligingiz mumkin -jigarrang eritilgan alyuminiy oksidimikro-kukun. Nomi biroz oddiy tuyulishi mumkin, ammo uni kam baholamang. Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi aslida biz odatda "zumrad" deb ataydigan tur bo'lib, qattiqligi bo'yicha olmosdan keyingi o'rinda turadi, ammo ancha arzon narxda. Avvalgi yillarda u asosan metallni silliqlash g'ildiraklarida va zımpara qog'ozida maydalash uchun ishlatilgan va sanoat sohasida ishchi kuchi vazifasini bajargan. Ammo bu oddiy va oddiy material hozirda aerokosmik sohaning "yuqori texnologiyali" bosqichiga ajoyib hissa qo'shmoqda.
"Grindstone" dan "Himoya qalqoni" ga ajoyib o'zgarish
Aerokosmik materiallar "yengillik" va "mustahkamlik"ga ustuvor ahamiyat beradi. Qanotlar balandroq va uzoqroqqa uchish uchun yengil bo'lishi kerak; fyuzelyaj yuqori balandlikdagi qattiq sovuqqa, tovush to'sig'ini buzishda kuchli ishqalanishga va dvigatel ichidagi dahshatli yuqori haroratga bardosh bera oladigan darajada mustahkam bo'lishi kerak. Bu material yuzasiga qattiq talablar qo'yadi. Aynan shu yerdajigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro-kukunkeladi. Muhandislar ushbu mikro-kukunni turbina pichoqlari va yonish kamerasi devorlari kabi muhim qismlarga "sovuq payvandlash" uchun yuqori tezlikda purkash texnologiyasidan foydalanish orqali ular tirnoqdan yupqaroq, ammo nihoyatda mustahkam "keramik zirh" hosil qilishlari mumkinligini aniqladilar. Yupqa bo'lishiga qaramay, bu himoya qatlami 1600 daraja Selsiy yuqori haroratli gaz ta'sirida pichoqlarning ishlash muddatini bir necha baravar uzaytiradi. "Bu dvigatelning yuragiga "o'q o'tkazmaydigan jilet" berishga o'xshaydi", deb tushuntirdi yigirma yil davomida dvigatel zavodida ishlagan tajribali muhandis. "Ilgari pichoqlarni ma'lum bir foydalanish davridan keyin almashtirish kerak edi, ammo endi ular ancha uzoqroq xizmat qilishi mumkin, bu tabiiyki samolyotning ishonchliligi va iqtisodiy samaradorligini oshiradi."
Osmondan Yergacha hamma joyda qo'llaniladigan ilovalar
Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro-kukunining imkoniyatlari faqat dvigatellardan ancha kengroq.
Keling, samolyotlardan boshlaylik. Zamonaviy yo'lovchi samolyotlari va qiruvchi samolyotlar uglerod tolasi kabi kompozit materiallardan keng foydalanadi. Bu material ham yengil, ham mustahkam, ammo uning bir kamchiligi bor: turli materiallar bir-biriga bog'langan joylar delaminatsiyaga moyil. Yechim? Bog'lashdan oldin, bo'g'in yuzalari jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro-kukunini o'z ichiga olgan yuqori bosimli havo abraziv shlam yordamida "qo'pollashtiriladi". Bu shunchaki oddiy qo'pollashtirish emas; u mikroskopik darajada son-sanoqsiz langar nuqtalarini yaratadi, bu esa yopishtiruvchi moddaning yanada mahkamroq "ushlanishiga" imkon beradi. Ushbu ishlov berish qanotdan fuselajga ulanishning charchoqqa chidamliligini 30% dan ortiqqa oshiradi.
Endi aerokosmik sohani ko'rib chiqing. Raketalar atmosferadan o'tib ketganda, burun konusi va qanotning oldingi qirralari "olovli vayronagarchilik" sinovidan o'tadi. Bu yerda jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukuni o'zining qiymatini boshqa yo'l bilan isbotlaydi - u antioksidlovchi qoplamalar tayyorlashda yadro mustahkamlovchi zarracha sifatida ishlatiladi. Uni maxsus keramik qoplamalarga qo'shish va issiqqa chidamli komponentlar yuzasiga purkash orqali bu plyonka yuqori haroratlarda zich oksid qatlamini hosil qiladi, keyingi kislorodning kirib kelishini samarali ravishda to'sib qo'yadi va ichki materiallarni ablatsiyadan himoya qiladi. Busiz atmosferaga qayta kiradigan ko'plab kosmik kemalar "tanib bo'lmaydigan" bo'lib qolishi mumkin.
Uning mavjudligini hatto sun'iy yo'ldoshlar va kosmik stansiyalarda ham topish mumkin. Ba'zi aniq asboblarning podshipniklari va harakatlanuvchi qismlari vakuumda va juda past haroratlarda uzoq muddatli ishonchli ishlashni ta'minlashi kerak. Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukuni bilan nozik sayqallangan keramik podshipniklar juda past ishqalanish koeffitsientiga ega va deyarli hech qanday aşınma qoldiqlarini hosil qilmaydi, bu esa ushbu komponentlarning orbitada o'n yoki yigirma yil davomida barqaror ishlashini kafolatlaydigan "taskin" ga aylanadi.
"Eski materiallar" "Yangi donolik"ning qiyinchiliklariga javob beradi
Albatta, bu "eski material"ni aerokosmik sohaning ekstremal muhitlarida ishlatish shunchaki abraziv materiallarni zavoddan olib kelish kabi oddiy emas. Bu juda ko'p murakkabliklar bilan bog'liq.
Eng katta qiyinchilik "poklik" va "bir xillik"dir. Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro-kukuni talab qilinadiaerokosmik ilovalarnihoyatda sof, deyarli butunlay aralashmalardan xoli bo'lishi kerak, chunki har qanday kiruvchi komponent yuqori stress yoki yuqori harorat ostida yoriqlar uchun boshlang'ich nuqtaga aylanishi mumkin. Bundan tashqari, zarrachalar hajmi va shakli juda bir xil bo'lishi kerak; aks holda qoplamaning zaif tomonlari bo'ladi. "Bu yuqori darajadagi tort tayyorlashga o'xshaydi; sizga nafaqat eng yaxshi ingredientlar kerak, balki un juda nozik va teng ravishda elakdan o'tkazilishi kerak", dedi materiallar sifatini nazorat qilish muhandisi. "Bizning saralash va tozalash jarayonimiz besh yulduzli mehmonxona oshxonasining talablaridan ham qattiqroq."
Bundan tashqari, bu kukunni qismlarga qanday "qo'llash" ham murakkab fan. Hozirgi kunda eng ilg'or texnologiya - bu ovozdan yuqori tezlikdagi alangali purkash bo'lib, u mikro-kukun zarralarining substratga tovush tezligidan bir necha baravar yuqori tezlikda ta'sir qilishiga imkon beradi, natijada kuchliroq bog'lanish va zichroq qoplama hosil bo'ladi.
Osmonning kelajagi mana shunday "kuch"ni talab qiladi.
Aerokosmik texnologiyalar yuqoriroq, tezroq va uzoqroq chegaralarga yetib borgan sari, materiallarga bo'lgan talab yanada kuchayadi. Gipertovushli samolyotlar, qayta ishlatiladigan kosmik kemalar, chuqur kosmik zondlar... bu kelajakdagi yulduzlarning barchasi ekstremal himoyaga bog'liq.
Rivojlanishijigarrang korund mikro-kukunshuningdek, yanada aqlli va murakkab yo'nalishga o'tmoqda. Masalan, olimlar uni boshqa elementlar bilan "qo'shishga" yoki uni grafen kabi yangi materiallar bilan birlashtirishga harakat qilmoqdalar. Maqsad nafaqat yuqori haroratga chidamlilik, balki ma'lum haroratlarda zararni aqlli ravishda sezish va hatto o'zini o'zi ta'mirlash qobiliyatidir. Keyingi avlod aviatsiya dvigatellari va kosmik samolyotlarning issiqlik himoyasi tizimlari, ehtimol, ushbu turdagi "aqlli" mustahkamlangan qoplamadan foydalanadi.
Jigarrang korund mikrokukunining hikoyasi ko'plab Xitoy sanoat materiallarining mikrokosmidir: oddiy kelib chiqishi bilan tug'ilgan, ammo doimiy texnologik takomillashtirish orqali o'rnini bosadigan rol topmoqda. Bu titan qotishmalari kabi ko'zni qamashtiruvchi yoki uglerod tolasi kabi zamonaviy bo'lmasligi mumkin, ammo aynan shu jim, sahna ortidagi "kuch" insoniyatning osmonni yorib o'tib, chuqur kosmosning chekkalariga ko'tarilish orzularini qo'llab-quvvatlaydi.
Yulduzli osmonga qarab, har bir muvaffaqiyatli uchishni olqishlaganimizda, ehtimol, o'sha ko'zni qamashtiruvchi metall yaltiroqlik ostida son-sanoqsiz mayda, mustahkam jigarrang zarralar o'zlarining ajralmas kuchini jimgina nurlantirayotganini eslashimiz mumkin.