最新のニュースによると、カリフォルニアに拠点を置くMATECHは、同社の炭素繊維強化ZrOC（C / ZrOC）セラミックマトリックス複合材料を使用した飛行試験用の極超音速ミサイルハウジングの開発について、著名な防衛請負業者と契約を締結しました。2023年に、MATECHは今年のプログラムのために50キログラムのセラミックマトリックス複合材料（CMC）を生産することに成功しました。
MATECH の超高温 (UHT) で寸法安定性に優れた構造絶縁体の開発は、高速飛行時の極超音速ミサイルのケースに関連する高温の課題を克服するのに役立ちます。これらのミサイルのケースは極超音速状態で飛行すると非常に高温になるため、飛行速度が速いほど高温になります。
MATECH の C/ZrOC セラミック マトリックス複合材は、低コストで拡張可能、かつ製造が容易な低アブレーション極超音速材料です。複数の政府研究所で、2760 度以上の温度と極度の静止圧力でテストされています。さらに、同社によると、このセラミック ベースの複合材の製造コストは、より重く、性能の劣る金属複合材と同等かそれ以下です。
MATECH の C/ZrOC 熱保護システム (TPS) は、防衛用の極超音速ミサイルのケースに加え、商用宇宙船の再利用可能な熱シールドにも最適です。さらに、MATECH の C/ZrOC は、月帰還および火星帰還の際の極端な熱流にも耐えることができます。
MATECHの超高温複合材料への長期的な取り組み
MATECH は 1989 年の設立以来、高温および超高温 (UHT) セラミック ファイバーとセラミック マトリックス複合技術の商業化に取り組んできました。MATECH は、炭化ケイ素 (SiC)、窒化ケイ素/炭化ケイ素 (SiNC)、酸化炭素 (SOC)、窒化ケイ素 (Si3N4)、ハフノセン炭化物 (HfC) の製造用のさまざまなプレセラミック ポリマーを開発しました。これらはすべて、高温構造用途で使用されます。
極超音速のノーズチップは、ミサイル材料にとって最も要求の厳しい超高温 (UHT) アプリケーションであると言えます。ミサイルの運用には形状の維持が不可欠です。炭化ケイ素などの高密度の熱プレスセラミックは、最も低い酸化率とアブレーション率を提供します。ただし、セラミックは耐熱衝撃性が低く、靭性も低いです。対照的に、セラミックマトリックス複合材 (CMC) は高い靭性を提供します。
現在、セラミック マトリックス複合材の一般的な製造方法は、40-50% 密度の CMC から始めて、次にフィールド支援焼結技術 (FAST) を使用することですが、この方法では密度が 100% からは程遠く、繊維が破壊されるため性能が非常に低下します。そのため、当社はプリフォームの最初から密度を高め、多孔度を 7-10% まで下げる必要があることを認識しました。その後、当社は CMC に期待される強度と靭性を備えた最大 99.9% 密度の SiC/SiC を 10 分以内に達成できることを実証しました。
炭素炭素 (C/C) 複合材は、1958 年に弾道再突入機の先端部材料として初めて開発されました。高密度炭素炭素 (HDCC) 複合材は優れた特性を備えていますが、高温および停滞流圧でのアブレーション率が非常に高くなります。これを基に MATECH は、低コストで大量生産可能で製造が容易な C/ZrOC 複合材として知られるアブレーション率が非常に低い極超音速材料を開発しました。米国ミサイル防衛局からの強力な支援を受けて、MATECH は超高温 (UHT) C/ZrOC TPS および推進バリアントで極超音速およびミサイル防衛用途の事前認定ステータスを取得しました。これらは、重要な防衛および民間宇宙のニーズを満たすために、特に高性能と製造の容易さを目的として開発されました。
また、1月には、MATECH社が超高密度炭素繊維強化炭素マトリックス（C/C）複合材料を開発したと発表しました。この画期的な新技術により、C/C複合材料は、現在入手可能なC/C材料よりも20倍の耐摩耗性と耐酸化性を備え、極超音速ミサイルや弾道再突入などの要求の厳しい機首や先端部品に使用されることが期待されています。