Ученые Томского политеха предложили недорогой и энергоэффективный метод управления структурой композиционных материалов на основе нитридов для использования в электронике, авиационной и автомобильной промышленности. Результаты опубликованы в журнале Materials Letters.
В последние годы композиционные материалы на основе нитридов находят широкое применение в электронике, авиационной и автомобильной промышленности, строительстве, машиностроении и других отраслях благодаря уникальному сочетанию электрических, термических и механических свойств.
Ученые Томского политехнического университета отметили, что для получения таких веществ наиболее перспективен метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-синтеза) – горения на воздухе смесей нанопорошка алюминия с оксидами металлов. Перспективным этот метод делает его малая энергоемкость, короткое время обработки и дешевизна.Управляя давлением или регулируя состав газовой атмосферы в химическом реакторе, ученые могут управлять составом продуктов СВС-синтеза. Однако контролировать морфологию («форму» или «внешний вид») получаемых структур до сих пор практически не удавалось.

Исследователи Томского политеха экспериментально продемонстрировали возможность управления морфологией кристаллических продуктов, полученных методом СВС-синтеза.
«
«Мы экспериментально доказали, что введение незначительного количества добавок в реакционную смесь при одновременном воздействии магнитным полем позволяет практически «управлять» морфологией, или, упрощенно, «внешним видом» образующихся структур», – рассказал профессор отделения естественных наук Томского политеха Андрей Мостовщиков.

По его словам, это происходит из-за взаимодействия добавок (и продуктов их реакции при СВС-синтезе) с магнитным полем и их дрейфа под действием поля, что приводит к кристаллизации продуктов реакции в определенной форме.
По мнению ученых, в перспективе можно будет получать продукты СВС-синтеза заданной морфологии путем введения незначительного количества добавок в систему и одновременного воздействия физическими полями, в данном случае магнитным.

«Материалы, полученные с применением созданных нами кристаллических структур, могут обладать дополнительными улучшенными свойствами – повышенной теплопроводностью, износостойкостью, меньшей горючестью, лучшими магнитными свойствами. Применение таких продуктов в составе композитов поможет повысить эксплуатационные характеристики существующих материалов», – подчеркнул Андрей Мостовщиков.
Он отметил, что при получении материалов методом СВС-синтеза часто возникает проблема, связанная с образованием спеченных продуктов реакции, которые нужно дополнительно измельчать. А синтез по предложенной методике позволяет получать в том числе более рыхлые структуры, что облегчит их последующую переработку, сообщил исследователь.
Сборка самолета — РИА Новости, 1920, 05.09.2022
В Ро

В будущем ученые планируют продолжить исследования продуктов, получаемых по разработанной технологии, в составе композиционных материалов (керамик, наполненных полимеров) и абразивных материалов.
ТПУ является участником государственной программы поддержки вузов «Приоритет-2030».