​Ученые ТГУ предложили новый способ получения композитной «скользкой» керамики AlMgB14 (алюминий-магний-бор). Твердость полученных композитов на 40 процентов выше, чем в образцах без добавок, а коэффициент трения практически в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали. Холодильники, кондиционеры и другое оборудование с комплектующими из «скользкой» керамики будут меньше шуметь и прослужат дольше, поскольку уменьшится трение деталей, а потребление энергии снизится в несколько раз. Новый материал может применяться во многих отраслях. В том числе, в машино- и авиастроении. 

Инициатором проекта по разработке отечественного аналога «скользкой» керамики является заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Проект уже второй раз поддержан грантом РНФ в рамках Президентской программы исследовательских проектов. 

На первом этапе команда ученых получила образцы материала, которые по свойствам соотносились с зарубежными аналогами – высокая твердость – 32 ГПа и низкий коэффициент трения – менее 0,07. При этом в полученных образцах было 97 процентов соединения AlMgB14 и 3 процента примесей. На их основе ученые разработали композитный материал – в «чистый» AlMgB14 добавили диборид титана – и твердость увеличилась на 40 процентов. 

керамика образцы.jpg 
Образцы полученной «скользкой» керамики / ©Пресс-служба ТГУ​​ 

«Мы предложили новый способ получения композиционных материалов на основе AlMgB14: порошки создаются при помощи самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а потом с использованием искрового плазменного спекания мы получаем образец «скользкой» керамики, – рассказал Илья Жуков. – Благодаря новому методу значительно возросла твердость материала – до 46 ГПа – этот показатель выше, чем у зарубежных композитных аналогов и составляет больше половины твердости алмаза. Кроме того, коэффициент трения остался низким – практически в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали». 

Кроме того, использование метода искрового плазменного спекания позволило снизить пористость «скользкой» керамики – ученые получили практически нулевые показатели. Эксперименты проходили в Нижегородском физико-техническом институте – соисполнителе проекта РНФ. «Проблема всей керамики в том, что очень сложно получить высокоплотный материал, а пористость напрямую влияет на физико-механические свойства», – отметил Илья Жуков. 

керамика образцы1.jpg 
Образцы полученной «скользкой» керамики / ©Пресс-служба ТГУ​   
​​
​До этого в России никто не синтезировал AlMgB14. У этого материала есть уникальное свойство – он самосмазывающийся, поэтому у него аномально низкий коэффициент трения. Детали из этого соединения обеспечивают бесшумную работу приборов, потребление энергии может снизиться в несколько раз, при этом одновременно вырастет износостойкость. Новый материал может применяться во многих отраслях: машиностроении, авиастроении, производстве бытовой техники.​ 

Результаты работы ученых опубликованы в международных журналах Materials today communication (статья про использование нестандартных порошков, которые ученые ТГУ изготавливают сами и Ceramics International (статья об использовании экзотермической реакции для получения AlMgB14. Кроме того, материаловеды представили результаты на ежегодной международной конференции в США The Minerals, Metals & Materials Society 2020, их работой заинтересовались представители Ассоциации бразильской металлургии, материаловедения и горного дела. 

Жуков Илья.jpg 
Автор проекта, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков / ©Пресс-служба ТГУ​ 
​ ​​
Следующий шаг – это изготовление большой серии образцов для проверки коэффициента теплового расширения – его важно знать для использования материала в качестве покрытия на сталь, титан и так далее. Также ученые проанализируют теплопроводность, электропроводность и механическое поведение материала. 

Соисполнителями гранта РНФ являются Нижегородский физико-технический институт и представители Санкт-Петербургского государственного технологического института. В 2020 году ТГУ стал первым вузом в России по металлургии по мнению аналитического центра «Эксперт», а также занял лидирующую позицию (третье место) в Шанхайском глобальном рейтинге (Shanghai Ranking’s Global Ranking of Academic Subjects 2020) по предметным областям. 

Источники

В ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики - Naked Science
Naked Science (naked-science.ru), 14/07/2020
В ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 15/07/2020
Ученые РФ создали один из самых прочных материалов на основе "скользкой" керамики
ТАСС, 15/07/2020
Ученые ТГУ впервые в России синтезировали самую твердую и самосмазывающуюся керамику для оборудования
Томский обзор (obzor.city), 15/07/2020
Металлурги ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Томский государственный университет (tsu.ru), 15/07/2020
Ученые ТГУ создали более твердую "скользкую" керамику для авиастроения
АвиаПОРТ (aviaport.ru), 15/07/2020
Ученые ТГУ создали более твердую "скользкую" керамику для авиастроения
РИА Томск (riatomsk.ru), 15/07/2020
Металлурги ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Polpred.com, 15/07/2020
For refrigerators and submarines: Russian scientists have created material with an extremely low coefficient of friction
Tellerreport.com, 15/07/2020
Металлурги ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Поиск (poisknews.ru), 15/07/2020
Для холодильников и подлодок: российские ученые создали материал со свехнизким коэффициентом трения - РТ на русском
RT (russian.rt.com), 15/07/2020
Металлурги Томского госуниверситета создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Комсомольская правда (tomsk.kp.ru), 15/07/2020
Ученые ТГУ создали более твердую "скользкую" керамику для авиастроения
Российский научный фонд (rscf.ru), 15/07/2020
Ученые ТГУ создали более твердую "скользкую" керамику для авиастроения
Российский научный фонд (рнф.рф), 15/07/2020
В ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 15/07/2020
Металлурги ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Новости науки (novostinauki.ru), 15/07/2020
Ученые в Томске создали самый твердый образец "скользкой" керамики
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/07/2020
В ТГУ создали самый твердый образец "скользкой" керамики
Nanonewsnet.ru, 17/07/2020

Похожие новости

  • 18/11/2019

    Учёные ТГУ стали «Золотыми именами высшей школы» России

    ​Завкафедрой теоретической механики ММФ, заведующий научно-исследовательской лабораторией моделирования процессов конвективного тепломассопереноса Михаил Шеремет и научный сотрудник ММФ, доцент кафедры теоретической механики Надежда Бондарева вошли в число победителей проекта «Золотые имена высшей школы».
    694
  • 03/04/2019

    Российский научный фонд поддержал шесть научных коллективов ТПУ

    Российский научный фонд (РНФ) подвел итоги нескольких грантовых конкурсов. В итоге поддержку фонда получили шесть научных коллективов Томского политехнического университета. Еще по одному проекту политехников, посвященному изучению роли йода в работе «гормона интеллекта» — тироксина, фонд продлил поддержку.
    881
  • 15/05/2019

    Аспирантка ТПУ представила нательные электронные сенсоры из оксида графена на конкурсе U-NOVUS

    ​В Томске в рамках форума U-NOVUS-2019 прошел очный этап конкурса разработок молодых ученых. На нем в Доме ученых свои проекты презентовали студенты, аспиранты и научные сотрудники вузов региона. Томский политехнический университет представила аспирантка Анна Липовка.
    1167
  • 22/04/2019

    Томская область представит Россию на Science Slam в Геттингене

    ​Сотрудник Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева ТНЦ СО РАН Анна Еремина прошла конкурсный отбор и стала одним из двух представителей России на втором германо-российско-американском Science Slam.
    777
  • 01/12/2016

    Лазерное зондирование атмосферы

    Проект «Лазерное зондирование аэрозольного, газового, метеорологического состава атмосферы от приземного слоя до мезосферы (методы, аппаратура, исследования)» под руководством директора Института оптики атмосферы им.
    3064
  • 12/10/2016

    Университеты из Программы 5-100 примут участие в конкурсе ВИК.Нано

    ​Команды из трех российских университетов, входящих в государственную Программу 5-100, - Московский институт стали и сплавов (МИСиС), Томский государственный университет и Санкт-петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), - примут участие в конкурсе ВИК.
    1677
  • 07/05/2019

    Томская студентка разрабатывает аппарат для постоперационного лечения рака

    ​Студентка Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), участница программы УМНИК Алена Анищенко разрабатывает устройство для нагрева тканезамещающих имплантатов, использующихся в лечении злокачественных новообразований.
    848
  • 07/10/2019

    Школа молодых ученых в рамках исследовательского проекта Президентской программы Российского научного фонда

    ​Академики РАН и доктора физико-математических, технических, химических и биологических наук выступят 7-8 октября в Школе молодых ученых в Научно-производственной корпорации "Механобр-техника", в Санкт-Петербурге.
    684
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    2758
  • 28/04/2017

    Томский Институт оптики атмосферы получит поддержку РНФ

    ​По итогам конкурсного отбора четыре проекта томских ученых из Института оптики атмосферы (ИОА) СО РАН получат финансовую поддержку Российского научного фонда (РНФ) в 2017 году. Как сообщили НИА Томск в пресс-службе администрации Томской области, среди победителей конкурса РНФ в 2017 году - работа по исследованию состава воздуха в Сибири в условиях изменяющегося климата.
    2552