Инженеры всегда любили использовать керамические детали. Они прочные, легкие в использование и обрабатывать их проще всего. Идеальный вариант для крафта частей самолётов или ракет. Таким образом, например, теплозащитные плитки на шаттле всегда сделаны из керамики.
Это открытие может распахнуть новую дверь к совершенно новому классу керамических двигателей самолётов. Возможно, даже к гиперзвуковому самолету, который может пролететь из Нью-Йорка в Токио за несколько часов.
"Если вы передвигаетесь очень быстро, примерно в 10 раз быстрее скорости звука в атмосфере, то любое транспортное средство будет нагреваться чрезвычайно сильно из-за трения о воздух", - сказал Тобиас Счадлэр, старший научный сотрудник HRL Лаборатории в Малибу, штат Калифорния. "Люди хотят построить устойчивые к воздушному трению транспортные средства, и для этого нужен новый вид керамики для создания всей оболочки транспортного средства".
Счадлэр и его коллеги из HRL изобрели инновационную формулу смолы, которую могут использовать при 3D печати объектов практически любой формы и размера.
Печатная смола может быть использована в качестве основой составляющей c высокой прочностью. Полученный материал может выдерживать сверхвысокие температуры выше 1700 градусов по Цельсию (3092 по Фаренгейту), что в 10 раз выше возможности аналогичных материалов.
С керамикой в этом плане гораздо труднее работать, чем с пластмассой или металлом, потому что она не может быть обработана так легко. Данный факт отметил Счадлэр, который является автором этого нового исследования.
Но команде ученого удалось выяснить, как обмануть керамику и заставить работать на себя.
"У нас есть предварительно созданная керамическая смола, которую можно напечатать в качестве полимера. Существует некоторая усадка материала, но очень равномерная, так что вы можете предсказать её".
Общая картина такова: этот метод может помочь в проектировке ракет и спутников дизайнерам, которые дополнительно создают много специальных мелких деталей, способных противостоять нагреванию. Оно происходит во время движения на высокой скорости.
Керамический глинозем применяют в новом ионном двигателе. Его электроэнергию используют для нагрева газа и генерирования ионов.
"Керамика действительно хороша, если ваша цель - уменьшить износ каркаса машины", - сказал Счадлэр.
Филиал Пентагона финансирует различные проекты, чтобы открыть для себя новые способы создания более легких, сильных и термостойких материалов для аэрокосмической и военного применения.
"Способ, описанный на этих бумагах, приближает нас к достижению требуемых свойств материала, которые обычно не встречаются вместе. Например, прочность и низкая плотность или маленькая масса и огромный размер детали, " - сказал Стефани Томпкинс, директор научного управления обороны в передовых оборонных исследованиях.
Если выяснить, как сделать индивидуальные печатные 3D детали из керамики, то это будет гигантским научным прорывом, который поможет создать новые газовые электростанции, газовые двигатели и прочее.