​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив. Одна из последних публикаций сибирских учёных посвящена синтезу и свойствам материалов на основе сплава кобальта и алюминия.

Распределение фаз в керметах по данным растровой электронной спектроскопии и энергодисперсионного анализа

Совместная работа специалистов Новосибирского государственного университета и Института катализа (ИК) СО РАН в области создания материалов для керамических (керметных) композитных матриц Ceramic matrix composites prepared from CoAl powders вышла в декабрьском номере журнала Journal of Materials Science.

В своей работе учёные сравнивают структуру, микроструктуру, прочность и теплопроводность композитных материалов, полученных путём обработки сплава кобальта и алюминия (CoAlO/CoAl) или его смеси с гидроксидом алюминия (Al2O3/CoAlO/CoAl).

Планетарная мельница
Планетарная мельница

Сплав учёные изготавливали следующим путём: порошки металлов были механически активированы в энергонапряженной планетарной мельнице до получения максимально дисперсного сплава; затем сплавы были помещены в форму, подвергнуты гидротермальной обработке, в результате чего часть алюминия в сплаве трансформировалась в гидроксид алюминия, и прокалены на воздухе.

Метод, разработанный совместно со специалистами Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, позволяет придавать керметам уникальные свойства — высокую прочность и теплопроводность, которые обеспечиваются металлической матрицей в сочетании с большой пористостью и развитой поверхностью за счёт введения гидроксида алюминия AlOOH в исходную смесь. Еще одна особенность керметных блочных структур — микроканалы, которые создаются за счёт помещения в форму легко выгорающих элементов, например, ткани и тонких деревянных стержней.

— При обработке сплава парами воды или кипячением с последующей прокалкой на воздухе металл окисляется не полностью, что необходимо для сохранения высокой теплопроводности и механической прочности керметов. Мы получаем блочные теплопроводные катализаторы, имеющие низкое газодинамическое сопротивление потоку — это важно для проведения энергонапряжённых процессов, требующих эффективной передачи тепла в проточных реакторах, — рассказывает заведующий лабораториями новых технологий синтеза функциональных наноструктурированных материалов НГУ и катализаторов глубокого окисления ИК СО РАН, эксперт САЕ НГУ «Низкоразмерные гибридные материалы» Владислав Садыков.

Учёные из Института катализа и Новосибирского государственного университета также синтезируют и исследуют керметы на основе сплавов порошка алюминия с другими металлами, в том числе никелем и железом.

Результаты исследования показали, что свойства разработанных на основе сплава керметов (прочность, теплопроводность и удельной поверхность) делают эти материалы перспективными для практического применения.

Катализаторы на основе керметов с введённым оксидом железа в реакции дегидрирования гексана в гексен показали активность и селективность, существенно превышающие таковые для традиционного катализатора Fe2O3/Al2O3, что объясняется эффективным поглощением микроволнового излучения.

Керамические композитные матрицы на основе структурированных сплавов порошка алюминия и переходных металлов были успешно испытаны в процессах сжигания как газовых, так и твёрдых топлив (канско-ачинского угля) в котельных Новосибирской области. Также материалы перспективны для широкомасштабных промышленных процессов трансформации топлив в синтез-газ и паровой конверсии углекислого газа.

Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Российской академии наук и Федерального агентства научных организаций.

Анастасия Аникина

Похожие новости

  • 11/03/2019

    Исследования новосибирских ученых попали на обложку международного кристаллографического журнала

    ​Публикация посвящена исследованию кристаллических структур двух соединений при варьировании температуры: молекулярной соли и смешанного кристалла в системе β-аланина и DL-винной кислоты, имеющих одинаковый стехиометрический состав 1:1, но различную кристаллическую структуру.
    696
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    2974
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    1523
  • 20/11/2018

    Новосибирские ученые совершили открытие в водородной энергетике

    ​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН подробно изучили устройство протонно-обменной мембраны — главной части топливной электрохимической ячейки — и смогли выяснить, как улучшить ее проводимость.
    735
  • 10/07/2019

    Профессор Елена Болдырева: моя деятельность связана с очень амбициозным проектом

    Елена Болдырева - ведущий научный сотрудник Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, главный научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, заведующая кафедрой химии твердого тела факультета естественных наук Новосибирского госудрственного университета доктор химических наук.
    405
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    889
  • 29/03/2018

    Новосибирские ученые разработали уникальный метод изучения химических реакций в кристаллах

    ​В журнале Royal Society of Chemistry, Chemical Science вышла статья сотрудников и преподавателей кафедры химии твердого тела НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, посвященная использованию количественных прецизионных измерений изгиба кристалла в ходе фотопревращения при различных температурах для определения кинетических параметров превращения: энергии активации, константы скорости, коэффициента обратной связи и других.
    1208
  • 30/08/2019

    Петр Корусенко: наша команда изучает наноматериалы с применением метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

    ​Ландау, Сахаров, Капица, Курчатов – эти имена русских физиков известны не только в России, их исследования признаны во всем мире. В российские времена эта наука развивается не так бурно, однако нам и сейчас есть чем гордиться.
    641
  • 14/12/2018

    Новосибирские ученые помогли реализовать новый принцип молекулярного дизайна микропористых сред

    ​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН исследовали материал для селективной абсорбции токсичных газов и смогли составить детальную характеристику компонентов, составляющих «молекулярное сито».
    840
  • 12/11/2019

    Новосибирские ученые разработали новый аналитический метод для характеристики катализаторов на пористых металл-органических каркасах

    ​Сотрудники лабораторий НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова представили результаты исследования аналитического метода катализа на металл-органических каркасах. Новый метод сочетает уже используемые методики с молекулами-зондами и твердотельную ядерную магнитно-резонансную спектроскопию.
    326