​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

  • 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.
    1086
  • 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.
    607
  • 18/12/2020

    Три шага до аналитического инструмента. Перспективные генераторы излучения Вавилова—Черенкова для ускорителей частиц

    ​​Почти 90 лет назад аспирант советского физика Сергея Вавилова — младшего брата знаменитого генетика — открыл электромагнитное излучение, которое легло в основу детекторов частиц. Но сейчас это явление вновь заинтересовало научное сообщество: его предложили использовать для источников терагерцевого излучения и диагностики пучков заряженных частиц на линейном ускорителе в ЦЕРНе и других российских и зарубежных ускорителях.
    964
  • 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.
    1506
  • 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.
    797
  • 25/04/2018

    Наночастицы помогут разглядеть белки при экстремально высоких температурах

    ​Российские ученые создали многофункциональное наноустройство из диэлектрических наночастиц на металлической подложке. С его помощью можно определять температуру и состояние окружающих молекул.
    1153
  • 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.
    774
  • 30/06/2020

    Названы лучшие российские вузы в предметных рейтингах

    Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" стал 42-м в мире и лучшим из российских вузов в предметом рейтинге агентства RUR по естественным наукам, а университет ИТМО – по техническим, став 92-м в мире, сообщили РИА Новости организаторы рейтинга.
    2112
  • 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.
    618
  • 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.
    1016