Специалисты Сколковского института науки и технологий (Сколтех) совместно с Институтом неорганической химии СО РАН разработали керамический материал на основе двойного перовскита Ba₂YNbO₆, способный сохранять стабильность при температуре выше 2000°C. Материал предназначен для использования в качестве теплозащитного покрытия элементов авиационных двигателей и газовых турбин.
Действующие теплозащитные покрытия, изготовленные на основе диоксида циркония, теряют рабочие характеристики при перегреве выше 1200°C. Это ограничивает ресурс двигателей и побуждает отрасль искать материалы с более высокой термостойкостью. Новая керамика создана с применением комплексного подхода: в Сколтехе с помощью суперкомпьютеров и методов машинного обучения провели моделирование атомной динамики при нагреве, а затем Институт неорганической химии синтезировал экспериментальные образцы методом искрового плазменного спекания.
Испытания подтвердили расчетные данные: керамика выдержала нагрев до 2000°C без разрушения и плавления. При типичной рабочей температуре 1000°C её теплопроводность составила около 1,9 Вт/(м·К), что ниже показателей существующих аналогов и обеспечивает более надёжную термоизоляцию металлических элементов конструкции. Коэффициент теплового расширения нового материала близок к параметрам сплавов, из которых изготавливаются лопатки турбин, — это предотвращает растрескивание покрытия в условиях циклических температурных нагрузок.
Как отметил профессор Артем Оганов, руководитель Лаборатории дизайна материалов Сколтеха, применение нейросетевых потенциалов позволило достичь почти точного соответствия теоретических прогнозов экспериментальным результатам. Это демонстрирует, что современные вычислительные методы открывают возможность целенаправленной разработки материалов для решения сложных инженерных задач.
Внедрение керамики на основе Ba₂YNbO₆ позволит создавать двигатели с повышенным КПД, сниженным расходом топлива и увеличенным сроком эксплуатации.
»