​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

  • 02/06/2018

    Новосибирские ученые научились создавать более емкие пористые материалы

    ​Ученые из лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем НГУ, сотрудники Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН Даниил Колоколов и Александр Степанов совместно с иностранными учеными создали серию нанопористых металл-органических каркасов — сорбентов с оптимальными параметрами хранения природного газа.
    179
  • 30/07/2018

    Ученые ИК СО РАН использовали растительные отходы, чтобы сделать топливо более экологичным

    Сотрудники лаборатории каталитических процессов переработки возобновляемого сырья Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета получили экологически чистое топливо, смешав бензин с веществом, полученным от переработки соломы и древесины.
    141
  • 31/03/2017

    Дороги Новосибирска могут начать ремонтировать золобетоном

    Новосибирские дорожники ожидают результатов эксперимента по ремонту магистралей так называемым золобетоном. Как пережило зиму дорожное покрытие из нового стройматериала, уложенное в октябре прошлого года на экспериментальный участок, станет ясно сразу же, как сойдет снег.
    613
  • 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.
    1649
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    1988
  • 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.
    388
  • 20/09/2017

    Ученые СО РАН установили, что в реакциях твердотельного синтеза может участвовать влага из воздуха

    ​Исследователи из Новосибирского государственного университета и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН изучили влияние разных количеств воды на протекание механохимической реакции образования мономалоната глициния.
    528
  • 25/07/2017

    Ученые ИК СО РАН создали новый материал для низкотемпературных топливных элементов

    ​​​Ученые Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирского государственного университета создали новый, более стабильный материал для низкотемпературных топливных элементов с протон-проводящей мембраной.
    573
  • 21/07/2017

    Новосибирские ученые нашли способ улучшить работу очистителей воздуха

    Ученые НГУ выиграли грант Российского научного фонда (РНФ). Разработка ученых поможет решить фундаментальные научные задачи, а также улучшить работу бытовых и профессиональных очистителей воздуха. Тема работы новосибирских ученых — «Фото- и терморазложение металлокомплексов как способ формирования наночастиц металлов и биметаллических структур на поверхности фотокаталитически активных материалов».
    704
  • 31/10/2016

    Сибирские химики выращивают кристаллы счастья

    Поняв, как выращивать кристаллы солей серотонина - знаменитого гормона счастья, российские ученые выяснили, как лучше предсказывать формы других кристаллов, выращиваемых из растворов. Химикам из Сибирского отделения РАН удалось сделать важный шаг к пониманию того, по каким законам выстраиваются молекулы в кристаллах, выращенных из различных сред.
    1144