Qoca Çjan bütün karyerasını Aerokosmik Materiallar İnstitutunda keçirib. Təqaüdə çıxmazdan əvvəl ən çox sevdiyi əyləncə şagirdlərini materialları müəyyənləşdirmək üçün anbara aparmaq idi. O, sadə ağ plastik vedrənin burmasını açıb çıxardı, nümunə götürmə qaşığı ilə bir qaşıq incə, qaymaqlı ağ toz götürdü və işığın altına yavaşca atdı. Toz yavaş-yavaş işıq şüasına çökdü, yumşaq bir şəkildə parıldadı. Qoca Çjan həmişə gözlərini qıyaraq deyirdi: “Bu ağ tozu az qiymətləndirməyin.” “İnşa etdiyimiz təyyarələrin və raketlərin səmadakı elementlərə davam gətirə bilməsi bəzən bu “unun” imkanlarından asılıdır.”
Onun istinad etdiyi "ağ toz" idialüminium oksidi tozuAdi səslənir - sadəcə boksitdən təmizlənmirmi? Lakin aerokosmik sahədə istifadə olunan alüminium oksidi tozu adi sənaye dərəcəli alüminium oksidindən tamamilə fərqlidir. Onun saflığı onluq nöqtədən sonra demək olar ki, dörd doqquzdur; hissəcik ölçüsü nanometr və mikrometrlərlə ölçülür; morfologiyası - kürə, lopa və ya iynə - hamısı diqqətlə nəzərdən keçirilir. Lao Çjanın sözləri ilə desək, "Bu, ölkənin ağır texnikası üçün 'kalsium əlavə edən' gözəl qidadır."
Bu materialın aerokosmik sahədə nə edə biləcəyinə gəldikdə isə, saysız-hesabsız tətbiqlər mövcuddur. Ən "sərt"dən - təyyarələrə "zireh" verməkdən başlayaq. Səmada uçan hər hansı bir şeyin, istər mülki təyyarə, istərsə də hərbi qırıcı olsun, ən böyük qorxuları nələrdir? Həddindən artıq yüksək temperatur və aşınma. Mühərrik turbinlərinin bıçaqları minlərlə dərəcə Selsi temperaturda işlənmiş qazlarda yüksək sürətlə fırlanır; adi metallar çoxdan yumşalıb əriyərdi. Nə etməli? Mühəndislər parlaq bir həll yolu tapdılar: bıçaq səthini xüsusi keramika örtüyü ilə örtmək. Bu örtüyün əsas struktur materialı çox vaxt alüminium oksid tozudur.
Niyə onu seçməlisiniz? Birincisi, ərimə nöqtəsi 2000 dərəcədən çox olan istiliyə davamlıdır və bu da onu əla "istilik izolyasiya edən kostyum" halına gətirir. İkincisi, sərt və aşınmaya davamlıdır, bıçaqları yüksək sürətli hava axınında toz hissəciklərinin aşınmasından qoruyur. Daha da yaxşısı, alüminium oksidi tozunun hissəcik ölçüsünü tənzimləməklə və digər elementlər əlavə etməklə, örtüyün metal substratına məsaməliliyi, möhkəmliyi və yapışmasını idarə etmək olar. Bir təcrübəli emalatxana işçisinin zarafatla dediyi kimi, "Bu, turbin bıçaqlarına yüksək dərəcəli keramika günəşdən qoruyucu qat çəkmək kimidir - həm günəşdən qoruyur, həm də cızıqlara davamlıdır". Bu "günəşdən qoruyucu" nə qədər vacibdir? Turbin bıçaqlarının daha yüksək temperaturda işləməsinə imkan verir və hər on dərəcə mühərrik temperaturu artdıqca dartma qüvvəsi əhəmiyyətli dərəcədə artır, yanacaq sərfiyyatı isə azalır. On minlərlə kilometr uçan təyyarələr üçün yanacaq qənaəti və performans yaxşılaşmaları astronomikdir. Termal baryer örtüyü "xarici tətbiq"dirsə, onda kompozit materiallarda alüminium oksidi tozunun rolu "daxili əlavə"dir.
Müasir təyyarələr, peyklər və raketlər çəkini azaltmaq üçün kompozit materiallardan geniş istifadə edirlər. Lakin, bu qətran əsaslı kompozitlərin bir zəifliyi var - onlar aşınmaya davamlı deyil, yüksək temperaturlara həssasdır və kifayət qədər sərtliyə malik deyillər. Ağıllı material alimləri, xüsusən də nano ölçülü alüminium oksidi tozunu daxil ediblər.alüminium oksidi tozu, xəmir yoğurma kimi qatrana bərabər şəkildə daxil olur. Bu birləşmə diqqətəlayiq təsirlərə malikdir: materialın sərtliyi, aşınma müqaviməti, istiliyə davamlılığı və hətta ölçülü sabitliyi kəskin şəkildə yaxşılaşır.
Məsələn, təyyarə kabinəsinin döşəmələri, müəyyən daxili komponentlər və hətta bəzi yük daşımayan struktur hissələri bu alüminium oksidi ilə möhkəmləndirilmiş kompozit materialdan istifadə edir. Bu, onları nəinki daha yüngül və daha möhkəm edir, həm də effektiv şəkildə gecikdirir və təhlükəsizliyi əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Həddindən artıq temperatur dövrlərində minimal ölçü dəyişikliyi tələb edən peyklərdəki dəqiq cihaz dayaqları da bu materiala çox borcludur. Bu, skeletin elastik plastikə "yerləşdirilməsi" kimidir və ona həm möhkəmlik, həm də elastiklik verir.
Alüminium oksidi tozunun həmçinin aerokosmik sahədə çox vacib olan "gizli bir bacarığı" var - əla istilik izolyasiyası və ablasiyaya davamlı bir materialdır.
Kosmik gəmi kosmosdan atmosferə yenidən daxil olduqda, sanki minlərlə dərəcəlik plazma sobasına düşmüş kimi olur. Yenidən giriş kapsulunun xarici qabığı "daha böyük rifah naminə özünü qurban verən" istiliyədavamlı bir təbəqəyə malik olmalıdır. Alüminium oksidi tozu bir çox istiliyədavamlı materialların hazırlanmasında mühüm rol oynayır. Digər materiallarla birləşdirildikdə, səthdə sərt, məsaməli və yüksək dərəcədə izolyasiyaedici keramika təbəqəsi əmələ gətirir. Bu təbəqə yüksək temperaturda yavaş-yavaş əriyir, istiliyi aparır və öz istehlakı vasitəsilə kosmonavtlar üçün kabin temperaturunu sağ qalma diapazonunda saxlayır. "Geri qayıdan kapsulun uğurla yerə endiyini və istiliyədavamlı materialın xarici təbəqəsinin qara rəngdə kömürləşdiyini hər dəfə görəndə, dəfələrlə təkmilləşdirdiyimiz alüminium oksidi əsaslı formulları düşünürəm", istiliyədavamlı materiallardan məsul olan baş mühəndis qeyd etdi. "Yandı, amma missiyası mükəmməl şəkildə yerinə yetirildi."
Bu "ön mərhələ" sərt tətbiqlərindən başqa,alüminium oksidi tozueyni dərəcədə "pərdəarxası" üçün əvəzolunmazdır. Məsələn, təyyarə və raketlər üçün dəqiq komponentlərin istehsalında bir çox yüksək möhkəmlikli ərintilərin sinterləşdirilməsi lazımdır. Sinterləmə zamanı toz metallurgiyası hissələri xüsusi "şimlər" və ya "atəş lövhələri" istifadə edərək yüksək temperaturlu sobada dəstəklənməlidir. Bu lövhələr istiliyədavamlı, deformasiyaya uğramayan və məhsula yapışmayan olmalıdır. Yüksək təmizlikli alüminium oksidi keramikadan hazırlanmış atəş lövhələri ideal seçimdir. Bundan əlavə, bəzi ultra dəqiq hissələrin üyüdülməsi və cilalanması proseslərində son dərəcə yüksək təmizlikli alüminium oksidi mikrotozu təhlükəsiz və səmərəli cilalama vasitəsidir.
Əlbəttə ki, belə dəyərli materialdan ehtiyatsız istifadə etmək olmaz. Saflığı kifayətdirmi? Hissəcik ölçüsünün paylanması vahiddirmi? Aqlomerasiya varmı? Dispersiya yaxşıdırmı? Hər bir göstərici son məhsulun işinə təsir göstərir. Aerokosmik sahədə hətta ən kiçik bir səhv belə fəlakətli nəticələrə səbəb ola bilər. Buna görə də, xammalın seçilməsindən və emal modifikasiyasından tutmuş tətbiq texnikalarına qədər hər bir addım ciddi, demək olar ki, tələbkar nəzarət standartlarına tabedir.
Müasir bir təyyarə yığma zavodunda dayanıb işıqlar altında soyuq parıldayan aerodinamik gövdəyə baxarkən, səmada uçan bu mürəkkəb sistemin, hər biri öz rolunu tam potensialı ilə oynayan alüminium tozu kimi saysız-hesabsız adi materialların nəticəsi olduğunu başa düşürsünüz. Əsas çərçivəni təşkil etmir, lakin strukturu gücləndirir; böyük güc təmin etmir, lakin hərəkətverici sistemin nüvəsini qoruyur; birbaşa kursu müəyyən etmir, lakin uçuş təhlükəsizliyini təmin edir.
Yüksək temperatura davamlı örtüklərdən möhkəmləndirilmiş kompozit materiallara və hətta özünü qurban verən istiliyədavamlı təbəqələrə qədər, tətbiqialüminium oksidi tozuaerokosmik sahədə daha yüngül, daha güclü və ekstremal mühitlərə daha davamlı olmaq istiqamətində davamlı olaraq dərinləşir. Gələcəkdə daha yüksək təmizliyə və daha unikal morfologiyaya malik alüminium oksid materiallarının (məsələn, nanotellər və nanosərfələr) inkişafı ilə istilik idarəetməsində, elektron cihazların istilik yayılmasında və hətta kosmosda yerində istehsalda gözlənilməz rol oynaya bilər.
Səssiz və sabit olan bu ağ toz, bəşəriyyətin səmanı kəşf etməsini dəstəkləyən nəhəng enerji ehtiva edir. Bu, bizə ulduzlara səyahətdə yalnız böyük görüntülərə və dalğalanan gücə deyil, həm də əsas materialların performansını maksimum dərəcədə artıran bu səssiz və sarsılmaz "görünməz qanadlara" ehtiyac duyduğumuzu xatırladır. Növbəti dəfə başınızın üstündə uçan bir təyyarəyə baxanda və ya raket buraxılışının möhtəşəm tamaşasını izlədikdə, polad və kompozit materiallardan ibarət gövdənin içərisində hər uçuşun təhlükəsizliyini və mükəmməlliyini səssizcə qoruyan belə bir "ağ ruhun" olduğunu xatırlaya bilərsiniz.