علماء روس يبتكرون مادة جديدة مقاومة للحرارة بديلاً واعداً لسبائك النيكل في الطيران والفضاء

تمكّن علماء من جامعة نوفوسيبيرسك التقنية من ابتكار مادة جديدة قائمة على سيليسيد النيوبيوم (Nb₅Si₃) المقاومة للحرارة، تُعد بديلاً واعداً لسبائك النيكل المستخدمة حالياً في صناعات الطيران والفضاء.
وأوضح الباحثون أن تطوير قطاع الطيران والفضاء يتطلب مواد متقدمة قادرة على تحمّل ظروف تشغيل قاسية، تشمل درجات حرارة مرتفعة، وتغيرات ضغط حادة، وإشعاعات عالية، وأحمالاً ميكانيكية وبيئات عدائية، ما يؤدي إلى تآكل المواد التقليدية بسرعة. ولذلك، تتركز الجهود على تقليل وزن الهياكل مع الحفاظ على قوتها، وزيادة مقاومتها للحرارة والتآكل، وإطالة عمر خدمة المكونات.
وقال الباحث يفغيني غولوفين إن فريقه أجرى سلسلة تجارب لإنتاج سيليسيد النيوبيوم باستخدام مطحنة كروية، عبر خلط مساحيق السيليكون والنيوبيوم مع كرات طحن من سبيكة VK8 الصلبة. وأظهرت التحاليل أن نسبة الطور المستهدف من سيليسيد النيوبيوم بلغت نحو 66%، في إنجاز يُسجل للمرة الأولى وفقاً للفريق، إذ كانت الدراسات السابقة تقتصر على إنتاج مركبات أقل مقاومة للحرارة بطرق مختلفة.
وأشار غولوفين إلى أن سيليسيد النيوبيوم يتميز بوزنه الأخف مقارنة بسبائك النيكل، إضافة إلى مقاومته العالية للانصهار عند درجة حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية، أي أعلى بنحو ألف درجة من سبائك النيكل المستخدمة حالياً في صناعة الطائرات.
ورغم هذه المزايا، أوضح الباحث أن المادة تعاني من الهشاشة وقابلية التأكسد عند درجات الحرارة المرتفعة، وهي تحديات يعمل العلماء حول العالم على تجاوزها. وأضاف أن فريق نوفوسيبيرسك ركز على تطوير طريقة تصنيع اقتصادية، حيث نجح في إنتاج المادة عند درجة حرارة قريبة من حرارة الغرفة، خلافاً لتقنيات أخرى معقدة ومكلفة مثل الصهر بالحث والصب.
ولفت غولوفين إلى أن الأبحاث المستقبلية ستركز على تصنيع قطع عملية من المساحيق المنتجة باستخدام تقنية التلبيد الشراري، بما يفتح المجال أمام تطبيقات صناعية أوسع.