گروهی از دانشمندان NUST MISIS یک ماده سرامیکی با بالاترین نقطه ذوب در میان ترکیبات شناخته شده در حال حاضر تولید کردند.با توجه به ترکیب منحصر به فرد خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی، این ماده برای استفاده در بیشتر اجزای هواپیما که دارای گرما هستند، مانند فیرینگ های دماغه، موتورهای جت و لبه های جلویی تیز بال ها که در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد کار می کنند، امیدوار کننده است. نتایج در Ceramics International منتشر شده است.

بسیاری از آژانس های فضایی پیشرو (NASA، ESA، و همچنین آژانس های ژاپن،چینو هند) به طور فعال در حال توسعه هواپیماهای فضایی قابل استفاده مجدد هستند که به طور قابل توجهی هزینه تحویل افراد و محموله را به مدار کاهش می دهد و همچنین فواصل زمانی بین پروازها را کاهش می دهد.

در حال حاضر نتایج قابل توجهی در توسعه چنین دستگاه هایی به دست آمده است.به عنوان مثال، کاهش شعاع گرد لبه‌های جلویی تیز بال‌ها به چند سانتی‌متر منجر به افزایش قابل‌توجه در لیفت و قدرت مانور و همچنین کاهش درگ آیرودینامیکی می‌شود.با این حال، هنگام خروج از جو و ورود مجدد به آن، روی سطح بال های هواپیمای فضایی دمایی در حدود 2000 درجه سانتیگراد مشاهده می شود که در لبه آن به 4000 درجه سانتیگراد می رسد.بنابراین، وقتی صحبت از چنین هواپیماهایی به میان می‌آید، یک سوال در ارتباط با ایجاد و توسعه مواد جدیدی وجود دارد که می‌توانند در چنین دماهای بالایی کار کنند.»

در طول تحولات اخیر، هدف دانشمندان ایجاد ماده ای با بالاترین نقطه ذوب و خواص مکانیکی بالا بود.سیستم سه گانه هافنیوم-کربن-نیتروژن، کربنیترید هافنیوم (Hf-CN)، انتخاب شد، زیرا دانشمندان دانشگاه براون (ایالات متحده) قبلا پیش بینی کرده بودند که کربنیتید هافنیوم دارای رسانایی حرارتی بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و همچنین بالاترین ذوب خواهد بود. نقطه بین تمام ترکیبات شناخته شده (تقریباً 4200 درجه سانتیگراد).

دانشمندان NUSTMISIS با استفاده از روش سنتز در دمای بالا خود تکثیر HfC0.5N0.35، (کربونیترید هافنیوم) نزدیک به ترکیب نظری، با سختی بالای 21.3 گیگا پاسکال، که حتی بالاتر از مواد امیدوارکننده جدید است، به دست آوردند. مانند ZrB2/SiC (20.9 گیگا پاسکال) و HfB2/SiC/TaSi2 (18.1 گیگا پاسکال).

اندازه گیری نقطه ذوب یک ماده در دمای بیش از 4000 درجه سانتیگراد دشوار است.بنابراین، تصمیم گرفتیم دمای ذوب ترکیب سنتز شده و قهرمان اصلی، کاربید هافنیوم را با هم مقایسه کنیم.ورونیکا بوئینویچ، دانشجوی فوق لیسانس NUST MISIS می گوید: برای این کار، نمونه های فشرده شده HFC و HfCN را روی یک صفحه گرافیتی به شکل دمبل قرار دادیم و روی آن را با صفحه ای مشابه پوشاندیم تا از اتلاف گرما جلوگیری شود.

سپس آن را با استفاده از باتری به باتری متصل کردندالکترودهای مولیبدن.تمام آزمایشات در عمق انجام شدخلاء.از آنجایی که سطح مقطع صفحات گرافیتی متفاوت است، حداکثر دما در باریکترین قسمت بدست آمد.نتایج حاصل از حرارت دهی همزمان ماده جدید کربنیترید و کاربید هافنیوم نشان داد که کربنیترید نقطه ذوب بالاتری نسبت به کاربید هافنیوم دارد.

با این حال، در حال حاضر، نقطه ذوب ویژه مواد جدید بالاتر از 4000 درجه سانتیگراد است و نمی توان به طور دقیق در آزمایشگاه تعیین کرد.در آینده، این تیم قصد دارد آزمایش‌هایی را بر روی اندازه‌گیری دمای ذوب با پیرومتری دمای بالا با استفاده از لیزر یا مقاومت الکتریکی انجام دهد.آنها همچنین قصد دارند عملکرد کربنیترید هافنیوم حاصل را در شرایط مافوق صوت مطالعه کنند که برای کاربرد بیشتر در صنعت هوافضا مفید خواهد بود.