2025 年 1 月 14 日，弗吉尼亞大學(xué)（英文：University of Virginia，簡稱UVA）工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院將通過開發(fā)一套最先進的電磁懸浮（EML）系統(tǒng)來革新材料科學(xué)，該項目獲得了國防大學(xué)研究儀器計劃（DURIP）資助。該系統(tǒng)旨在在極端條件下運行，使研究人員能夠研究超高溫陶瓷（UHTCs）在固態(tài)和熔融狀態(tài)下的特性，從而為航空航天、國防和工業(yè)應(yīng)用開辟新的可能性。
傳統(tǒng)的超高溫陶瓷（UHTCs）研究方法受到極端溫度下化學(xué)污染挑戰(zhàn)的限制。電磁懸?。‥ML）系統(tǒng)的無容器設(shè)計結(jié)合了感應(yīng)加熱和激光加熱，避免了這一缺陷，提供了無與倫比的精確度。該新系統(tǒng)能夠模擬從真空到高壓氣氛的環(huán)境，同時將材料加熱至超過2000攝氏度，這對于表征碳化物、硼化物和氮化物等超高溫陶瓷至關(guān)重要。
通過了解熔點、熱膨脹和表面張力等特性，該系統(tǒng)將加速設(shè)計能夠承受高超音速飛行和高溫制造嚴酷條件的材料。
目前，美國沒有先進的電磁懸浮系統(tǒng)在運行，這使得該項目具有獨特的優(yōu)勢。德國和日本的其他電磁懸?。‥ML）設(shè)施驗證了此類系統(tǒng)的可行性，但這些設(shè)施缺乏通過輔助激光加熱實現(xiàn)超高溫陶瓷（UHTCs）完全熔化的能力。弗吉尼亞大學(xué)的電磁懸浮系統(tǒng)填補了這一空白，使研究人員能夠收集之前無法獲得的高精度數(shù)據(jù)。
“電磁懸浮系統(tǒng)代表了我們在研究和工程極端環(huán)境材料方面能力的范式轉(zhuǎn)變，”項目首席研究員、勞斯萊斯聯(lián)邦工程教授以及材料科學(xué)與工程系主任Elizabeth Opila,說。“這項技術(shù)不僅將推動該領(lǐng)域的發(fā)展，還將培養(yǎng)下一代材料科學(xué)家，以應(yīng)對關(guān)鍵應(yīng)用。”
該系統(tǒng)的模塊化設(shè)計確保了未來創(chuàng)新的靈活性，包括與阿貢國家實驗室的先進光源的集成。這一能力使得能夠進行先進的研究，例如原位X射線衍射和高溫氧化測量，這對于航空航天和能源行業(yè)至關(guān)重要。除了其科學(xué)貢獻，電磁懸?。‥ML）系統(tǒng)還將為研究生和研究人員提供動手培訓(xùn)，幫助他們掌握推動未來創(chuàng)新所需的技能。“這不僅僅是一臺新型設(shè)備，”奧皮拉補充道?！八且粋€發(fā)現(xiàn)和教育的平臺，將塑造材料科學(xué)的未來?！?/p>
Elizabeth Opila是一位高溫材料專家，曾是NASA格倫研究中心的研究科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)了許多由國防部資助的項目，推動耐火材料的發(fā)展。電磁懸?。‥ML）系統(tǒng)的資金來自國防大學(xué)研究儀器計劃（Defense University Research Instrumentation Program）撥款，由陸軍研究辦公室授予。該筆31.819萬美元的撥款將用于基礎(chǔ)儀器，包括兩個射頻電源、高真空到常壓的腔體、非接觸式溫度測量工具和高速成像設(shè)備。本階段還將包括初步的懸浮和加熱測試，為后續(xù)階段的先進診斷和模塊化升級至高壓條件鋪平道路。
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