Theo tin tức mới nhất, MATECH có trụ sở tại California đã ký hợp đồng với một nhà thầu quốc phòng nổi tiếng để phát triển vỏ tên lửa siêu thanh phục vụ thử nghiệm bay bằng vật liệu composite nền gốm ZrOC (C/ZrOC) gia cố sợi carbon của công ty. Năm 2023, MATECH đã sản xuất thành công 50 kg vật liệu composite nền gốm (CMC) cho chương trình năm nay.
Việc MATECH phát triển các chất cách điện có cấu trúc cực kỳ ổn định về kích thước, chịu được nhiệt độ cực cao (UHT) giúp khắc phục những thách thức về nhiệt độ cao liên quan đến vỏ tên lửa siêu thanh ở tốc độ cao; những vỏ tên lửa này trở nên rất nóng khi bay ở điều kiện siêu thanh, do đó bay càng nhanh thì càng nóng.
Vật liệu composite nền gốm C/ZrOC của MATECH là vật liệu siêu thanh có độ phá hủy thấp, chi phí thấp, có thể mở rộng quy mô và dễ chế tạo. Vật liệu này đã được thử nghiệm ở nhiệt độ lên tới 2760 độ ở áp suất dừng cực cao tại nhiều phòng thí nghiệm của chính phủ. Ngoài ra, công ty cho biết chi phí sản xuất vật liệu composite nền gốm này bằng hoặc thấp hơn so với vật liệu kim loại nặng hơn và kém khả năng hơn.
Ngoài vỏ tên lửa siêu thanh để phòng thủ, Hệ thống bảo vệ nhiệt C/ZrOC (TPS) của MATECH còn lý tưởng cho các tấm chắn nhiệt có thể tái sử dụng trên tàu vũ trụ thương mại. Ngoài ra, C/ZrOC của MATECH có thể chịu được các luồng nhiệt cực mạnh khi quay trở lại Mặt Trăng và quay trở lại Sao Hỏa.
Cam kết dài hạn của MATECH đối với vật liệu composite chịu nhiệt độ cực cao
Kể từ khi thành lập vào năm 1989, MATECH đã cam kết thương mại hóa các công nghệ sợi gốm và composite ma trận gốm chịu nhiệt độ cao và cực cao (UHT). MATECH đã phát triển một loạt các polyme tiền gốm để chế tạo Silicon Carbide (SiC), Silicon Nitride/Silicon Carbide (SiNC), Silicon Oxide Carbon (SOC), Silicon Nitride (Si3N4) và Hafnocene Carbide (HfC). Tất cả những chất này đều được sử dụng trong các ứng dụng kết cấu chịu nhiệt độ cao.
Đầu mũi siêu thanh có thể được coi là ứng dụng nhiệt độ cực cao (UHT) đòi hỏi khắt khe nhất đối với vật liệu tên lửa. Duy trì hình dạng là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của tên lửa. Gốm ép nhiệt mật độ cao như silicon carbide cung cấp tỷ lệ oxy hóa và phá hủy thấp nhất. Tuy nhiên, gốm có khả năng chống sốc nhiệt kém và độ bền thấp. Ngược lại, vật liệu composite nền gốm (CMC) có độ bền cao.
Hiện nay, phương pháp chuẩn bị thông thường cho vật liệu composite nền gốm là bắt đầu với CMC có mật độ 40-50% và sau đó sử dụng Kỹ thuật thiêu kết hỗ trợ tại hiện trường (FAST), phương pháp này cho kết quả là mật độ không bằng 100% và hoạt động rất kém khi các sợi bị phá hủy. Do đó, công ty nhận ra nhu cầu phải đặc hơn ngay từ đầu của phôi, với độ xốp xuống tới 7-10%, mà công ty đã chứng minh thành công rằng có thể đạt được trong vòng chưa đầy 10 phút với SiC/SiC có mật độ lên tới 99,9% với độ bền và độ dẻo dai như mong đợi của CMC.
Vật liệu composite Carbon-Carbon (C/C) lần đầu tiên được phát triển vào năm 1958 như một vật liệu đầu mũi tên lửa đạn đạo tái nhập, và trong khi vật liệu composite Carbon-Carbon mật độ cao (HDCC) có các đặc tính tuyệt vời, chúng có tốc độ phá hủy rất cao ở nhiệt độ cao và áp suất dòng chảy tĩnh. Dựa trên điều này, MATECH đã phát triển một vật liệu siêu thanh có tốc độ phá hủy rất thấp, được gọi là vật liệu composite C/ZrOC có chi phí thấp, có thể sản xuất hàng loạt và dễ sản xuất. Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ Cơ quan Phòng thủ Tên lửa Hoa Kỳ, MATECH đã đạt được trạng thái tiền đủ điều kiện cho các ứng dụng phòng thủ tên lửa và siêu thanh cho các biến thể TPS và động cơ đẩy C/ZrOC Nhiệt độ cực cao (UHT). Chúng được phát triển đặc biệt để có hiệu suất cao và dễ sản xuất nhằm đáp ứng các nhu cầu quan trọng về quốc phòng và không gian dân sự.
Vào tháng 1, MATECH đã công bố rằng họ đã phát triển vật liệu composite ma trận carbon gia cường sợi carbon mật độ cực cao (C/C). Công nghệ mới mang tính đột phá này sẽ giúp vật liệu composite C/C có khả năng chống mài mòn và oxy hóa cao hơn 20 lần so với các vật liệu C/C hiện có và dự kiến sẽ được sử dụng trong các thành phần mũi và cạnh trước đòi hỏi khắt khe như tên lửa siêu thanh và tên lửa đạn đạo tái nhập.