Ifølge de seneste nyheder har Californien-baserede MATECH underskrevet en kontrakt med en fremtrædende forsvarsentreprenør om udvikling af hypersoniske missilhuse til flytestning ved hjælp af virksomhedens kulfiberforstærkede ZrOC (C/ZrOC) keramiske matrix-kompositter. I 2023 , MATECH producerede med succes 50 kg keramisk-matrix-kompositmateriale (CMC) til dette års program.
MATECHs udvikling af ultrahøj temperatur (UHT), meget dimensionsstabile strukturelle isolatorer hjælper med at overvinde de høje temperaturudfordringer forbundet med hypersoniske missilhuse ved høje hastigheder; disse missilhylstre bliver meget varme, når de flyves under hypersoniske forhold, så jo hurtigere de flyver, jo varmere bliver de.
MATECHs C/ZrOC keramiske matrixkomposit er et lavablationshypersonisk materiale, der er billigt, skalerbart og nemt at fremstille. Det er blevet testet ved temperaturer på op til 2760 grader ved ekstreme stilstandstryk i flere offentlige laboratorier. Derudover siger virksomheden, at produktionsomkostningerne for denne keramik-baserede komposit er lig med eller mindre end dens tungere, mindre dygtige metalmodstykker.
Ud over hypersoniske missilhuse til forsvar er MATECHs C/ZrOC Thermal Protection System (TPS) ideel til genanvendelige varmeskjolde på kommercielle rumfartøjer. Derudover kan MATECHs C/ZrOC modstå de ekstreme varmestrømme ved månens tilbagevenden og Mars tilbagevenden.
MATECHs langsigtede forpligtelse til kompositter med ultrahøj temperatur
Siden starten i 1989 har MATECH været engageret i kommercialiseringen af høj- og ultrahøj temperatur (UHT) keramiske fibre og keramiske matrix-kompositteknologier. MATECH har udviklet en række prækeramiske polymerer til fremstilling af siliciumcarbid (SiC) , siliciumnitrid/siliciumcarbid (SiNC), siliciumoxidkulstof (SOC), siliciumnitrid (Si3N4) og Hafnocencarbid (HfC). Alle disse bruges i højtemperatur strukturelle applikationer.
Hypersoniske næsespidser er uden tvivl de mest krævende applikationer med ultrahøj temperatur (UHT) til missilmaterialer. At bevare formen er afgørende for missildrift. Termisk presset keramik med høj densitet, såsom siliciumcarbid, giver de laveste oxidations- og ablationshastigheder. Imidlertid har keramik dårlig modstand mod termisk stød og lav sejhed. I modsætning hertil tilbyder keramiske matrixkompositter (CMC'er) høj sejhed.
I øjeblikket er den sædvanlige fremstillingsmetode for keramiske matrixkompositter at starte med 40-50% density CMC og derefter bruge Field Assisted Sintering Technique (FAST), som ender med tætheder, der er langt fra 100 % og yder meget dårligt som fibrene er ødelagt. Virksomheden erkendte derfor behovet for at være tættere fra begyndelsen af præformen med porøsitet ned til 7-10 %, hvilket virksomheden siden med succes har demonstreret kan opnås på mindre end 10 minutter med op til 99,9 % tæt SiC/ SiC med den styrke og sejhed, der forventes af CMC.
Carbon-Carbon (C/C) kompositter blev først udviklet i 1958 som et ballistisk re-entry næsespids materiale, og mens High Density Carbon-Carbon (HDCC) kompositter har fremragende egenskaber, har de meget høje ablationshastigheder ved høje temperaturer og stagnerende strømningstryk. Baseret på dette udviklede MATECH et hypersonisk materiale med meget lav ablationshastighed, kendt som C/ZrOC-kompositter, der er billige, masseproducerbare og nemme at fremstille. Med stærk støtte fra US Missile Defense Agency har MATECH opnået prækvalifikationsstatus for hypersoniske og missilforsvarsapplikationer for deres Ultra High Temperature (UHT) C/ZrOC TPS og fremdriftsvarianter. Disse blev specielt udviklet til høj ydeevne og nem fremstilling for at imødekomme kritiske forsvars- og civile rumbehov.
Og i januar annoncerede MATECH, at det har udviklet kulfiberforstærkede kulfiberforstærkede kompositter med ultrahøj tæthed (C/C). Denne banebrydende nye teknologi vil gøre C/C-kompositter 20 gange mere modstandsdygtige over for ablation og oxidation end de nuværende tilgængelige C/C-materialer og forventes at blive brugt i krævende næse- og førende komponenter såsom hypersoniske missiler og ballistisk genindtræden.