Физики определили самое тугоплавкое вещество

Физики из Имперского колледжа Лондона, Университета трансурановых элементов (Карлсруэ) и Университета Лондона уточнили температуры тантала карбидов и плавления гафния. Посредством лазерных способов плавки ученые продемонстрировали, что громаднейшей температурой плавления владеет чистый карбид гафния — HfC0,98 — материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Ранее считалось, что самым тугоплавким материалом из известных есть смешанный карбид гафния-тантала, содержащий приблизительно 20 процентов гафния. Изучение размещено в издании *Scientific Reports, *коротко о нем информирует пресс-релиз колледжа.**

Изучения температуры тантала карбидов и плавления гафния датируются еще первой половиной XX века. Для этого употреблялся способ Пирани-Алтертума: посредством электрического тока нагревалась пластинка материала с отверстием в центре. За пластинкой следили посредством пирометра.

В момент плавления отверстие выяснялось заполнено материалом и изменяло собственный свечение. Разброс температур плавления, определенных этим способом для карбида гафния составил практически двести градусов, и по итогам измерений тяжело было конкретно выяснить, какой из тантала и карбидов гафния есть самым тугоплавким. 

Дендритная структура, появившаяся в месте плавления карбида тантала-гафния. Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

Образцы карбидов по окончании плавления лазером. Слева-направо: кабрид тантала, карбид тантала-гафния, карбид гафния. Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

Авторы новой работы, отметив несовершенство ранних методик и пирометров, внесли предложение применять новый подход для определения температуры плавления. В ней пример керамики плавился под действием замечательного 4,5-киловаттного лазера, по окончании чего исследователи смотрели за его свечением. Момент плавления определялся по трансформации отражения от поверхности.

Затем лазер отключался, а температура плавления определялась по плато на графике остывания примера: в момент затвердевания отводимая от примера теплота не меняет его температуры. 

Слева: кривая температурной зависимости карбида гафния (тёмная) и производная сигнала отраженного света. Справа: температурные кривые для карбида тантала, тантала и гафния-гафния. Omar Cedillos-Barraza et al. / Scientific Reports, 2016

В следствии оказалось, что мельчайшей температурой плавления владеет карбид тантала — она соответствует 3768 ±?77 градусам Цельсия. Примечательно, что в некоторых ранних работах карбид тантала напротив считался более тугоплавким, чем карбид гафния. Большими температурами плавления владел состав Ta0.8Hf0.2C, ранее считавшийся рекордсменом — порядка 3905 ±?82 градусов Цельсия. Остальные смешанные карбиды плавились при более низких температурах.

Полным рекордсменом, согласно данным новой работы, стал карбид гафния HfC0,98, материал плавится при 3959 ±84 градусах Цельсия. Для сравнения, самым тугоплавким металлом есть вольфрам, плавящийся при 3422 градусах Цельсия.

Считается, что карбидные керамики смогут применяеться при постройке гиперзвуковых самолетов. При перемещении в воздухе на скорости более чем пяти чисел Маха теплоизоляция обязана выдерживать температуры в 2200 кельвин и выше. 

Ранее химики из Университета Брауна (Провиденс) теоретически предсказали существование фазы смешанного карбида-нитрида гафния с рекордно большой температурой плавления — более чем 4400 кельвин. Ее состав отвечает формуле HfN0.38C0.51. 

Создатель: Владимир Королёв

Случайные записи:

• Американцы занялись разработкой «мозга» для беспилотных ведомых
• «Севкабель-холдинг» провел испытания лака с использованием нанотехнологий

Галлий — металл, который плавится в руке.

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Нобелевская премия по физике вручена за топологию

  В 2016 году Нобелевская премия в области физики присуждена теоретикам, изучившим необыкновенные состояния, либо как говорят физики, фазы материи. К ним…

• Физики мфти предсказали существование необычных оптических композитов

  МОСКВА, 6 мар – РИА Новости. Российские физики предсказали существование необыкновенных кристаллов, в которых лучи света будут преломляться неодинаковым…

• Российские физики предложили новый «многоцилиндровый» метаматериал

  Физики из Столичного физтех института и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН внесли предложение устройство нового двумерного…

• Рекордная температура для физики элементарных частиц

  Американским ученым удалось добиться самой большой температуры в неестественных условиях — 4 трлн градусов Цельсия, сообщается в пресс-релизе…