Horké rakety

Vnitřek dnešních raketových motorů může dosahovat spalujících 1 600 stupňů Celsia – což je dost na to, aby se roztavila ocel. A motory zítřka budou potřebovat dosahovat ještě vyšších teplot. Teplejší motory spotřebují méně paliva, produkují větší tah a mohou nést větší náklad – což je vše klíčové pro kosmickou loď pro cestu na Mars a pokročilá letadla.

V hledání materiálů pro rakety, schopných snášet více tepla, inženýři zkoušejí sestavit tuhé lehké kompozity vyrobené z vláken karbidu křemíku o zlomku tloušťky lidského vlasu, zanořených do keramického materiálu. Karbid křemíku může přestát 2000 stupňů Celsia – prostředí teplejších motorů, v něž doufáme. Dnešní kompozity jsou vyrobeny vrstvením tkaných rohoží vláken karbidu křemíku a vyplněním prostoru mezi nimi porézní keramikou. Ale existující kompozity mohou za vysokých tlaků, které se vyskytují v motorech, praskat, protože vlákna klouzají jedno proti druhému a vytahují keramiku.

V možném průlomu vědci z Riceovy univerzity a Glennova výzkumného centra  NASA vyvinuli „chlupatá“ vlákna karbidu křemíku, jejichž povrch připomíná mikroskopickou verzi suchého zipu. Vlákna, popsaná nedávno v Applied Materials & Interfaces by mohla vyklouzávat z obklopujícího keramického média s menší pravděpodobností, neboť jejich spletené „chlupy“ je drží pohromadě.

Aby výzkumníci tato vlákna vyrobili, nejprve pěstovali kudrnaté uhlíkové nanotrubičky, které ční z křemíko-karbidového povrchu jako pramínky vlasů. Poté vlákna pokryli ultrajemným křemíkovým práškem a zahřáli je, což převedlo uhlíkové nanotrubičky do vláken karbidu křemíku. Tým testoval sílu fúzních vláken tak, že je zanořoval do průhledného, gumovitého polymeru – a zjistil, že tyto kompozity jsou čtyřikrát silnější než ty, které jsou vytvořeny z hladkých vláken. Výzkumná inženýrka NASA a spoluautorka studie Janet Hurstová říká, že tým nyní chce otestovat nová kudrnatá vlákna v keramickém médiu. Chtějí také  vytvořit vlákna s fuzním povlakem nanotrubiček z nitridu boru, protože je silný a chrání vlákna před poškozením při vystavení kyslíku.

Vlákna z karbidu křemíku jsou silná po celé své délce, ale za vysokého tlaku   mohou prasknout po své šířce. Ovšem nová vlákna by měla odolávat zlomení, protože jejich měkká povaha jim pomáhá rozdělit nápor, a tak ho rozptýlit, říká Steven Suib, ředitel Ústavu materiálových věd na Connecticutské univerzitě, který se nového výzkumu neúčastnil.

— Prachi Patel