Учёные Томского государственного университета (ТГУ) завершат к 2022 году изучение свойств так называемой "скользкой" керамики, для производства которой они создали технологию синтеза. О перспективах и значимости этого материала – в обзоре РИА Томск. 

Ранее сообщалось, что сотрудники лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ первыми в России разработали технологию синтеза AlMgB14 (сплав алюминий-магний-бор). У материала есть уникальное свойство – он самосмазывающийся, а потому имеет аномально низкий коэффициент трения. Ученые называют его "скользкой" керамикой. 

Инициатором проекта является заведующий лабораторей нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ) в рамках президентской программы исследовательских проектов на 2019-2022 годы. 

Перспективы и проблемы 

Как рассказал РИА Томск Жуков, AlMgB14 обладает интересным набором свойств и такая керамика могла бы применяться по многим направлениям. Например, малая плотность и высокая прочность делают ее одним из идеальных материалов для бронежилетов. 

В научных кругах и бизнес-сообществах, по словам Жукова, обсуждают "скользкую" керамику в контексте применения для лезвий для бритья, небьющихся стекол для смартфонов, продукции для авиа- и судостроения и так далее. 

AlMgB14 позволит различным подшипникам работать без смазки: уменьшится трение, а, соответственно, энергопотребление и шум устройств – от холодильников до крупных заводских приборов. 

Летом 2020 года, по словам Жукова, ученые задумались о применении такой керамики в производстве аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Поводом послужили чрезвычайные происшествия в больницах Москвы и Санкт-Петербурга, где произошли возгорания аппаратов ИВЛ в палатах для пациентов с коронавирусной инфекцией. В результате инцидентов погибли люди. 

"В тех ЧП, по одной из версий, была виновата конструкция подшипников: в них применяют смазку и, когда перекачивают кислород, происходит воспламенение. Производители аппаратов после этого искали материалы для подшипников, которые выдерживают нагрузки, при этом работают без смазки. Как раз AlMgB14 был бы идеальным", – рассказал собеседник агентства. ​​

Однако сегодня невозможно использовать "скользкую" керамику для этих и других целей, потому что работы по ней ведутся в основном в фундаментальной плоскости – ученые изучают свойства и создают доступные технологии получения. Пока же внедрение существующих способов производства, в том числе томского, обойдется в миллионы долларов. 

скольз_керам_Жуков.jpg 
​​​Кроме того, как объяснил Жуков, в научном мире нет достаточного количества данных по AlMgB14. На это и направлен проект ТГУ – изучить, описать, предложить научному и производственному миру свои варианты. 

​Как ранее сообщало РИА Томск, работа по проекту ТГУ поделена на несколько этапов. Во время первого ученые получили образцы материала, в составе которых 97% соединения AlMgB14 и 3% примесей. По свойствам они соотносились с зарубежными аналогами – высокая твердость – 32 гигапаскаля (ГПа) и низкий коэффициент трения – менее 0,07. 

Далее ученые предложили новый метод получения композиционных материалов на основе AlMgB14 (алюминий-магний-бор). "Исходники" – порошки, необходимые для синтеза AlMgB14 – создаются методом сплавления слитков и при помощи самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а потом с использованием искрового плазменного спекания ученые получают "скользкую" керамику. 

скольз_керам_Жуков1.jpg 
​Полученный материал обладает сверхтвердостью до 46 ГПа (больше половины твердости алмаза), при этом коэффициент трения остается низким (в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали). 

После этого этапа томские ученые выпустили статьи в престижных научных журналах Materials today communication, Ceramics International, Journal of Materials Research and Technology. 

скольз_керам_Жуков2.jpg 
Проект в 2021 и 2022 годах 

"Если за два предыдущих года мы с помощником-аспирантом разработали подходы к получению AlMgB14, то сейчас наша команда выросла до восьми человек, и мы занимаемся всесторонними систематическими исследованиями "скользкой" керамики – физико-механических свойств, структуры и так далее", – объясняет Жуков. 

Он добавляет, что эта работа может ответить на многие вопросы о AlMgB14, открыть новые перспективы его использования. 

"Об интересных свойствах AlMgB14 и его перспективах заговорили совсем недавно – в 2002-2003 годах. Американские и европейские ученые опубликовали серию статей, но совсем небольшую. Поэтому наш проект фактически дает новые знания по материалу. Но фундаментальный характер при наличии промышленного партнера может стать прикладным", – поясняет собеседник агентства.​ 

Жуков отметил, что проект завершится в 2022 году, после чего ученые планируют выпустить научные статьи в тематических мировых журналах и, тем самым, актуализировать вопрос внедрения AlMgB14. Кроме того, на 2022 год запланированы эксперименты по нанесению различных покрытий на керамику и изучение свойств полученного в итоге материала. 

скольз_керам_Жуков3.jpg 
Фото предоставлены Ильёй Жуковым  ​

Похожие новости

  • 12/07/2019

    Аспиранты в ТПУ смогут заниматься развитием новой уникальной технологии улучшения свойств материалов

    ​Студенты Томского политехнического университета могут стать участниками уникального научного проекта по разработке новой технологии, помогающей улучшить свойства различных материалов, сделать их более прочными, износо- и коррозионностойкими.
    987
  • 07/04/2021

    Материал для ускорителей и противопожарные датчики для закрытых помещений разработают ученые ТПУ

    Три научные группы Томского политехнического университета выиграли гранты Российского научного фонда (РНФ). При поддержке фонда коллективы разработают новый метод получения покрытия для резонаторов ускорителей заряженных частиц, исследуют процессы горения в замкнутых помещениях и ответят на вопрос: как на планете сформировались месторождения морских железняков.
    555
  • 25/10/2018

    Разработки томских ученых помогут удешевить 3D-печать деталей из керамики

    ​Ученые ТГУ при поддержке РНФ создают новые материалы для 3D-печати изделий из керамики. Исследователи адаптируют под аддитивные технологии нанопорошки – оксиды алюминия и циркония, которые широко представлены на рынке, но применяются только для прессования и спекания при высоких температурах.
    744
  • 21/06/2019

    Томские ученые создали новый сплав с памятью формы, который превзошел никелид титана

    ​Ученые лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ в рамках совместного гранта РНФ и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG) разработали новый сплав с памятью формы. По функциональным характеристикам он превосходит никелид титана – лидера среди материалов, способных восстанавливать свою форму при нагреве после высоких внешних нагрузок.
    1443
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    731
  • 31/07/2019

    Ученые создали первые отечественные синие светодиоды для дисплеев

    ​Физики Томского государственного университета (ТГУ) на основе дешевых материалов создали синие органические светоизлучающие диоды (OLED - organic light emitting diode), которые необходимы для создания дисплеев телефонов и телевизоров.
    752
  • 15/07/2020

    В ТГУ создали самый твердый образец «скользкой» керамики

    ​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.
    1056
  • 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.
    1234
  • 07/04/2021

    Три научных группы Томского политехнического университета выиграли гранты на поддержку своих проектов

    ​​Научная группа, которой руководит кандидат физико-математических наук Алексей Шевелев, трудится над созданием более дешевых и эффективных резонаторов, которые применяются в ускорителях частиц, в том числе, Большом адронном коллайдере.
    530
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    998