Nový reaktívny prístup k syntéze kompozitov s keramickou matricou vystuženýchmikrovláknami UHTC / Novel reactive approach towards the synthesis of UHTCmicrofibers reinforced ceramic matrix composites

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Richard Sedlák
Prijímateľ	Ústav materiálového výskumu SAV
Celkový rozpočet	148 306,80 €
Príspevok poskytovateľa	148 306,80 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	september 2024
Koniec realizácie	august 2026
Kategória výskumníka	R2
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Náš rýchlo sa rozvíjajúci svet má stále väčšie nároky na vývoj nových progresívnych materiálov a technológií pre veľmi široké spektrum aplikácií v leteckom, obrannom, energetickom, medicínskom a dopravnom sektore. Hlavným dôvodom upútania pozornosti na ultra-vysokoteplotnú keramiku (UHTC) sú najmä jej vynikajúce vlastnosti ako vysoká tvrdosť, žiaruvzdornosť, výnimočná odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť v agresívnom koróznom prostredí. UHTC keramika má síce mnoho vynikajúcich vlastností, no najväčšou nevýhodou je vysoká krehkosť spojená s relatívne nízkou spoľahlivosťou, ktorá bráni jej širšiemu uplatneniu. K dnešnému dňu sú UHTC na báze žiaruvzdorných karbidov, nitridov a diboridov skupiny IV a V prechodových kovov (TiC, HfN, ZrB2) jedinou skupinou materiálov, ktoré dokážu odolať extrémnym prostrediam vďaka svojim vynikajúcim teplotám topenia a stabilným oxidom s vysokou teplotou topenia, ktoré sa tvoria insitu. Typicky sú definované ako materiály s extrémne vysokou teplotou topenia (nad 3000 °C), vyznačujúce sa vysokou tvrdosťou (>20 GPa) a pevnosťou (500 MPa) s vynikajúcou odolnosťou voči oxidácii a ablácii. Pokusy o zlepšenie najmä mechanických vlastností viedli k príprave kompozitných materiálov, v ktorých pridaním sekundárnych fáz vo forme keramických častíc, doštičiek, vlákien, whiskerov alebo filamentov vznikajú systémy s lepšou kombináciou vlastností. Tento navrhovaný výskum nadväzuje na najnovšie svetové trendy v materiálovej vede týkajúce sa kombinácie kompozitov vystužených vláknami UHTC. Projekt sa zameriava na vývoj nového „modelového priekopníckeho prístupu“ k inkorporácii výstužných vláknitých UHTC plnív do keramickej matrice formovanej in-situ prostredníctvom techniky reaktívneho spekania. Nový prístup robí z myšlienky CROSSBEAM „vysoké riziko – vysoký zisk“, ako sa to očakáva pri implementácii špičkového výskumu na hraniciach poznania. Najväčší budúci prínos tohto projektu sa môže prejaviť v príprave UHTC vysoko entropických vlákien ako plniva pre vystuženie rôznych UHTC keramických matríc v rozsahu karbidov až boridov, o ktoré v súčasnosti začína byť veľký záujem. CROSSBEAM by mohol otvoriť nový smer v materiálovom dizajne keramiky a nastolí nové zásadné otázky a bude mať význam pre celú keramickú komunitu