Новый материал объединяет в себе гибкость полимера и прочность и термостойкость керамики. Впервые для регистрации гиперзвука использовался композит на основе поливинилиденфторида (ПВДФ) и керамики MAX-фазы.
MAX-фазы — это удивительный класс материалов. Именно их уникальная слоистая структура, сочетающая прочность керамики и проводимость металлов, сделала этот прорыв возможным. Внедрение Ti₃AlC₂ (соединение титана, алюминия и углерода) в полимерную матрицу позволило нам радикально повысить термическую стабильность и долговечность сенсора, не жертвуя его свойствами
Ученые создали композитную пленку толщиной всего 90 мкм, добавив в полимерную основу частицы МАХ-фазы. Она сохраняет свои функции при температурах выше 350°C. Производство сенсора проводилось в три этапа: обработка ультразвуком, литье в растворителе и горячее прессование для получения композитных пленок PVDF-MAX (Ti3AlC2), которые были обрезаны до нужных размеров.
Испытания проводились в сверхзвуковой трубе при скоростях до 1,77 Маха (выше скорости звука). Новый датчик среагировал через 33 микросекунды, в то время как время отклика коммерческих аналогов составило 270 мкс.
Перед специалистами Центра фотоники и двумерных материалов стояла задача создать датчик, который, не теряя чувствительность, сможет выдержать многократно повторяющиеся сверхзвуковые удары. Такого результата удалось достичь с помощью внедрения МАХ-фазы.
Разработка группа ученых МФТИ будет востребована в аэрокосмической отрасли, где важно контролировать аэродинамические нагрузки при сверхскоростях, в энергетике и химической промышленности для обеспечения безопасности при экстремальных нагрузках. Работы проводились при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Ранее Наука Mail рассказывала о создании материала с управляемой теплопроводностью.
