Kemungkinan perjalanan hipersonik memanas setelah penemuan material baru
Para peneliti di Universitas Manchester, dalam kolaborasi dengan Central South University (CSU), China, telah menciptakan sebuah lapisan keramik inovatif yang bisa merevolusi perjalanan hipersonik – untuk fungsi pertahanan, ruang angkasa dan bahkan perjalanan udara.
Perjalanan hipersonik didefinisikan dengan bergerak di atas Mach lima atau lebih – setidaknya lima kali lebih cepat dari kecepatan suara. Sementara aspirasi historis profesional penerbangan, mencapai kecepatan seperti ini terbukti sulit untuk dipahami. Lagi pula, panas yang dihasilakn oleh udara dan gas di atmosfer akan menjadi sangat panas, dan dengan kecepatan seperti ini dapat sangat mempengaruhi integritas struktural sebuah pesawat.
Pada kecepatan Mach lima, suhu yang menghantam sebuah pesawat bisa mencapai antara 2.000-3.000 derajat celsius.
Masalah struktural ini disebabkan oleh dua proses – oksidasi dan ablasi – ketika udara dan gas yang sangat panas melepaskan lapisan permukaan dari bahan logam dari suatu benda yang melaju dengan kecepatan tinggi.
NEWS: Chances of hypersonic travel heat up with new materials discovery thanks to @OfficialUoM research. https://t.co/Myb2WdVvfF pic.twitter.com/TzOBjfG8vZ
— Uni of Manchester (@OfficialUoM) July 7, 2017
Untuk menghadai masalah ini, material yagn disebut dengan ultra-high temperature ceramics (UHTCs) dibutuhkan dalam mesin aero dan kendaraan hipersonik seperti roket, pesawat ruang angkasa dan proyektil pertahanan – walaupun, UHTC kontemporer tidak dapat memenuhi persyaratan ablasi yang terkait dalam perjalanan tersebut pada kecepatan ekstrim serius dan suhu. Akibatnya, pencapaian kecepatan seperti ini dianggap tidak memungkinkan – atau, setidaknya tidak mungkin terjadi selama beberapa dekade berikutnya.
Namun sekarang, Universitas Manchester dan Institut Royce, bekerjasama dengan Central South University of China, telah merancang dan membuat sebuah laposan karbida baur yang jauh lebih unggul dalam menahan suhu – bahkan mungkin sampai 3.000 derajat celsius – membawa perjalanan udara menjadi lebih dekat untuk mencapai kecepatan Mach lima dan seterusnya.
“Kendaraan kedirgantaraan hipersonik masa depan menawarkan potensi lompatan langkah dalam kecepatan transit. Pesawat hipersonik bisa terbang dari London ke New York hanya dalam waktu dua jam dan akan merevolusi perjalanan komersial dan komuter. Saat ini salah satu tantangan terbesarnya adalah bagaimana melindungi komponen paling penting seperti ujung tombak, pembakar dan ujung hidung sehingga bisa bertahan dari oksidasi yang parah dan pengacakan fluks panas yang ekstrim pada suhu seperti itu dalam penerbangan,” kata profesor Regius Philip Withers dari Materials di Universitas Manchester.
Pada bulan Juni 2017, lapisan karbida yang dikembangkan oleh tim ini terbukti lebih baik daripada UHTC konvensional yang optimal, Zirconium carbide – bahan keramik tahan api yang sangat keras yang digunakan secara komersial dalam alat pemotong.
Kinerja pelapisan yang jauh lebih baik ini disebabkan oleh susunan dan fitur strukturalnya yang unik, diproduksi di Powder Metallurgy Institute, Central South University dan dipelajari di Universitas Manchester, School of Materials. Ini memberikan ketahanan panas yang sangat baik dan ketahanan oksidasi yang meningkat secara besar.
Apa yang membuat lapisan ini unik adalah pembuatannya melalui proses yang disebut dengan reactive melt infiltration, yang secara dramatis mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk membuat bahan semacam ini, dan penguatannya dengan kompostit karbon-karbon, sehingga tidak hanya kuat namun sangat tahan terhadap degradasi permukaan biasa.
“Bahan UHTC saat ini yang digunakan di lingkungan yang ekstrim sangat terbatas dan perlu untuk mengeksplorasi potensi keramik fase tunggal baru dalam hal pengurangan penguapan dan ketahann oksidasi yang lebih baik. Sebagai tambahan, telah terbukti bahwa menggunakan keramik seperti ini ke dalam matriks karbon bisa menjadi cara yang efektif untuk meningkatkan ketahanan terhadap sengatan panas,” jelas profesor School of Materials di Universitas Manchester, Profesor Ping Xiao, yang memimpin penelitian tersebut.
- Source : sputniknews.com
