Ученые выяснили, как создать суперпрочные материалы простым и дешевым путем
Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" (НИТУ "МИСиС") разработали экономичный способ получения наночастиц гексагонального нитрида бора, который позволит производить этот модификатор-упрочнитель композиционных материалов в промышленных масштабах. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Material Science & Engineering A.
Композиционные материалы – это многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы, армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жёсткостью и т. д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого отличаются от свойств каждого из его составляющих. Многие композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим свойствам и в то же время они легче, передает РИА Новости.
Один из возможных модификаторов-упрочнителей композиционных материалов – наночастицы гексагонального нитрида бора. Их уникальные свойства известны материаловедам довольно давно. Эти наноматериалы могут применяться для решения самых разных задач, включая адресную доставку лекарств. Однако процесс получения наночастиц нитрида бора – дело весьма непростое и дорогостоящее.
Ученые научно-исследовательской лаборатории "Неорганические наноматериалы" НИТУ "МИСиС" разработали технологию получения наночастиц путем контролируемого расслоения и измельчения микропорошка гексагонального нитрида бора в шаровой мельнице.
За счет высокоэнергетической обработки микрочастиц в различных средах исследователям удалось снизить размеры частиц более чем в 100 раз и получить нанолисты размером 50-100 нм.
"Результаты работы показали высокую эффективность расслоения и измельчения микропорошка гексагонального нитрида бора в шаровой мельнице, разработанная методика позволяет обеспечить высокий выход наночастиц средним размером 50-100 нм", - рассказал РИА Новости соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории "Неорганические наноматериалы" Андрей Ковальский.
С применением полученных наночастиц ученые синтезировали первые композиционные металлокерамические материалы на основе алюминия, которые уже показали существенное упрочнение. По подсчетам НИТУ "МИСиС", затраты на получение подобных наноструктур с применением новой технологии могут быть снижены более чем в 20 раз, по сравнению с использованием традиционных методик высокотемпературного синтеза.
Гексагональный нитрид бора – типичный слоистый материал, структурный близнец графена. Микрочастицы гексагонального нитрида бора представляют из себя "пакеты" листов.
Для получения наночастиц эти "пакеты" необходимо расслоить и измельчить. При механическом, или ультразвуковом измельчении в итоговом продукте всегда обнаруживаются примеси материалов, из которых изготовлен инструмент. В предложенной технологии, благодаря сочетанию условий среды (аргон, изопропанол, полиэтиленгликоль) и оптимизации параметров обработки, исследователям удалось значительно снизить количество примесей. Это, в сочетании с дешевизной нового метода, позволит в ближайшем времени использовать его в промышленных масштабах.
