Plaku Zhang e kaloi të gjithë karrierën e tij në Institutin e Materialeve Hapësinore. Përpara se të dilte në pension, koha e tij e preferuar ishte të çonte praktikantët e tij në depo për të identifikuar materialet. Ai hapi një kovë plastike të bardhë të thjeshtë, mblodhi një lugë pluhur të hollë të bardhë krem me një lugë për marrjen e mostrave dhe e hodhi butësisht nën dritë. Pluhuri u vendos ngadalë në rrezen e dritës, duke shkëlqyer butësisht. "Mos e nënvlerësoni këtë pluhur të bardhë," thoshte gjithmonë Plaku Zhang, duke mbyllur sytë. "Nëse aeroplanët dhe raketat që ndërtojmë mund t'i rezistojnë elementëve në qiell, ndonjëherë varet nga aftësitë e këtij 'mielli'."
"Pluhuri i bardhë" të cilit ai iu referua ishtepluhur aluminiTingëllon e zakonshme - a nuk është rafinuar thjesht nga boksiti? Por pluhuri i aluminit që përdoret në hapësirën ajrore është krejtësisht i ndryshëm nga alumini i zakonshëm i gradës industriale. Pastërtia e tij është pothuajse katër nëntë pas presjes dhjetore; madhësia e grimcave të tij matet në nanometra dhe mikrometra; morfologjia e tij - qoftë sfera, thekon apo gjilpëra - merret në konsideratë me kujdes. Sipas fjalëve të Lao Zhang, "Ky është ushqimi i mirë që 'plotëson kalciumin' për pajisjet e rënda të vendit".
Sa i përket asaj që kjo gjë mund të bëjë në fushën e hapësirës ajrore, ka aplikime të panumërta. Le të fillojmë me më të “fortat” - duke i dhënë avionëve “blindim”. Cilat janë frikërat më të mëdha nga çdo gjë që fluturon në qiell, qoftë një aeroplan civil apo një avion luftarak ushtarak? Temperaturat ekstreme të larta dhe konsumimi. Fletët e turbinës së motorit rrotullohen me shpejtësi të lartë në gazrat e shkarkimit në mijëra gradë Celsius; metalet e zakonshme do të zbuteshin dhe shkriheshin shumë kohë më parë. Çfarë duhet bërë? Inxhinierët dolën me një zgjidhje të shkëlqyer: veshjen e sipërfaqes së tehut me një shtresë të veçantë qeramike. Materiali kryesor strukturor i kësaj veshjeje është shpesh pluhuri i aluminit.
Pse ta zgjidhni? Së pari, është rezistent ndaj nxehtësisë, me një pikë shkrirjeje që tejkalon 2000 gradë Celsius, duke e bërë atë një "kostum izolues të nxehtësisë" të shkëlqyer. Së dyti, është i fortë dhe rezistent ndaj konsumimit, duke mbrojtur fletët nga erozioni i grimcave të pluhurit në rrjedhën e ajrit me shpejtësi të lartë. Edhe më mirë, duke rregulluar madhësinë e grimcave të pluhurit të aluminit dhe duke shtuar elementë të tjerë, mund të kontrollohet poroziteti, fortësia dhe ngjitja në substratin metalik të veshjes. Siç e tha me shaka një punëtor veteran i punishtes, "Është si të aplikosh një shtresë kremi mbrojtës nga dielli qeramik të cilësisë së lartë në fletët e turbinës - është si mbrojtës nga dielli ashtu edhe rezistent ndaj gërvishtjeve". Sa i rëndësishëm është ky "krem mbrojtës nga dielli"? Ai lejon që fletët e turbinës të funksionojnë në temperatura më të larta, dhe për çdo dhjetëra gradë që rritet temperatura e motorit, shtytja rritet ndjeshëm, ndërsa konsumi i karburantit zvogëlohet. Për avionët që fluturojnë dhjetëra mijëra kilometra, kursimet e karburantit dhe përmirësimet e performancës janë astronomike. Nëse veshja barrierë termike është "aplikimi i jashtëm", atëherë roli i pluhurit të aluminit në materialet kompozite është "shtesa e brendshme".
Avionët, satelitët dhe raketat moderne përdorin gjerësisht materiale kompozite për të ulur peshën. Megjithatë, këto kompozite me bazë rrëshire kanë një dobësi - ato nuk janë rezistente ndaj konsumimit, të ndjeshme ndaj temperaturave të larta dhe nuk kanë fortësi të mjaftueshme. Shkencëtarët e zgjuar të materialeve kanë përfshirë pluhur alumini, veçanërisht ato me madhësi nano.pluhur alumini, në mënyrë të barabartë në rrëshirë, sikur të gatuhej brumi. Ky përfshirje ka efekte të jashtëzakonshme: fortësia e materialit, rezistenca ndaj konsumimit, rezistenca ndaj nxehtësisë dhe madje edhe stabiliteti dimensional përmirësohen ndjeshëm.
Për shembull, dyshemetë e kabinave të avionëve, disa komponentë të brendshëm dhe madje edhe disa pjesë strukturore që nuk mbajnë ngarkesë përdorin këtë material kompozit të përforcuar me aluminë. Kjo jo vetëm që i bën ato më të lehta dhe më të forta, por edhe në mënyrë efektive rezistente, duke përmirësuar ndjeshëm sigurinë. Mbështetëset e instrumenteve precize në satelitë, të cilat kërkojnë ndryshim minimal dimensional nën cikle ekstreme të temperaturës, gjithashtu i detyrohen shumë këtij materiali. Është si të "injektosh" një skelet në plastikë fleksibile, duke i dhënë asaj si forcë ashtu edhe fleksibilitet.
Pluhuri i aluminit ka gjithashtu një “aftësi të fshehur”, thelbësore në fushën e hapësirës ajrore - është një material i shkëlqyer për izolim termik dhe rezistent ndaj ablacionit.
Kur një anije kozmike rihyn në atmosferë nga hapësira, është sikur të bjerë në një furrë plazme me mijëra gradë. Predha e jashtme e kapsulës së rihyrjes duhet të ketë një shtresë rezistente ndaj nxehtësisë që "sakrifikon veten për të mirën e përgjithshme". Pluhuri i aluminës luan një rol jetësor në formulimin e shumë materialeve rezistente ndaj nxehtësisë. Kur kombinohet me materiale të tjera, ai formon një shtresë qeramike të fortë, poroze dhe shumë izoluese në sipërfaqe. Kjo shtresë hiqet ngadalë në temperatura të larta, duke larguar nxehtësinë dhe duke ruajtur temperaturën e kabinës brenda një diapazoni mbijetese për astronautët përmes konsumit të saj. "Sa herë që shoh kapsulën e kthimit të ulet me sukses dhe shtresa e jashtme e materialit rezistent ndaj nxehtësisë është e djegur në të zezë, mendoj për ato formula me bazë alumine që i rafinuam vazhdimisht", vërejti një inxhinier i lartë përgjegjës për materialet rezistente ndaj nxehtësisë. "U dogj, por misioni i saj u krye në mënyrë të përsosur."
Përtej këtyre aplikacioneve hardcore "në skenën e përparme",pluhur aluminiështë po aq i domosdoshëm "prapa skenave". Për shembull, në prodhimin e komponentëve precizë për aeroplanë dhe raketa, shumë aliazhe me rezistencë të lartë duhet të sinterohen. Gjatë sinterizimit, pjesët e metalurgjisë pluhur duhet të mbështeten në një furrë me temperaturë të lartë duke përdorur "rrota" ose "pllaka pjekjeje" specifike. Këto pllaka duhet të jenë rezistente ndaj nxehtësisë, jo të deformueshme dhe të mos ngjiten në produkt. Pllakat e pjekjes të bëra nga qeramika e aluminës me pastërti të lartë bëhen zgjedhja ideale. Për më tepër, në proceset e bluarjes dhe lustrimit të disa pjesëve me saktësi ultra të lartë, mikropluhuri i aluminës me pastërti jashtëzakonisht të lartë është një medium lustrimi i sigurt dhe efikas.
Sigurisht, një material kaq i vlefshëm nuk mund të përdoret pa kujdes. A është pastërtia e mjaftueshme? A është shpërndarja e madhësisë së grimcave uniforme? A ka ndonjë grumbullim? A është e mirë shpërndarja? Çdo tregues ndikon në performancën e produktit përfundimtar. Në fushën e hapësirës ajrore, edhe gabimi më i vogël mund të çojë në pasoja katastrofike. Prandaj, nga përzgjedhja e lëndës së parë dhe modifikimi i përpunimit deri te teknikat e aplikimit, çdo hap i nënshtrohet standardeve të kontrollit rigoroz, pothuajse të kërkuara.
Duke qëndruar në një uzinë moderne të montimit të avionëve, duke shikuar trupin e avionit të efektshëm që shkëlqen ftohtësisht nën dritat e avionit, e kupton se ky sistem kompleks që ngrihet në qiell është rezultat i materialeve të panumërta në dukje të zakonshme si pluhuri i aluminit, secili duke luajtur rolin e tij me potencialin e tij të plotë. Nuk formon kornizën kryesore, megjithatë forcon strukturën; nuk ofron fuqi të madhe, megjithatë mbron thelbin e sistemit të shtytjes; nuk përcakton drejtpërdrejt kursin, megjithatë siguron sigurinë e fluturimit.
Nga veshjet rezistente ndaj temperaturave të larta te materialet kompozite të përforcuara, madje edhe shtresat vetësakrifikuese rezistente ndaj nxehtësisë, aplikimi ipluhur aluminiNë fushën e hapësirës ajrore po thellohet vazhdimisht drejt një procesi më të lehtë, më të fortë dhe më rezistent ndaj mjediseve ekstreme. Në të ardhmen, me zhvillimin e materialeve të aluminit me pastërti më të lartë dhe morfologji më unike (siç janë nanotelat dhe nanofletët), ai mund të luajë role të papritura në menaxhimin termik, shpërndarjen e nxehtësisë së pajisjeve elektronike dhe madje edhe prodhimin in situ në hapësirë.
Ky pluhur i bardhë, i heshtur dhe i qëndrueshëm, përmban energji të jashtëzakonshme që mbështet eksplorimin e qiejve nga njerëzimi. Na kujton se në udhëtimin drejt yjeve, nuk kemi nevojë vetëm për vizione madhështore dhe fuqi të madhe, por edhe për këto "krahë të padukshëm" të heshtur dhe të palëkundur që maksimizojnë performancën e materialeve bazë. Herën tjetër që shikoni lart një aeroplan që fluturon sipër kokës ose shikoni spektaklin madhështor të një lëshimi rakete, mund të kujtoni se brenda atij trupi çeliku dhe materialesh të përbëra, ekziston një "shpirt i bardhë" i tillë, që ruan në heshtje sigurinë dhe përsosmërinë e çdo fluturimi.