​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

  • 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.
    748
  • 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.
    1416
  • 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.
    879
  • 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.
    495
  • 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.
    913
  • 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.
    541
  • 04/12/2019

    Какие задачи ТЭК смогут решить сибирские ученые

    ​В Нижневартовске представители ведущих центров инновационного развития России договорились о сотрудничестве с крупнейшими предприятиями ТЭК Югры. Результатом встречи более 80 специалистов стал не только взаимный интерес к проектам друг друга, но и конкретные договоренности.
    479
  • 29/06/2019

    Томские ученые проверят стабильность никелида титана в экстремальных условиях

    ​Сотрудники СФТИ ТГУ при поддержке РНФ проводят исследования предела функциональных возможностей никелида титана – самого популярного материала с памятью формы. Ученые анализируют поведение сплава в условиях высокой температуры и повышенной нагрузки, а также создают новые режимы термообработки для улучшения функциональных свойств.
    552
  • 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.
    885
  • 11/08/2018

    Ученые разработали инфракрасную горелку, которая обогреет сибирские дома

    ​Благодаря новому интерметаллическому сплаву из никелия и алюминия усовершенствованная российскими учеными инфракрасная горелка на испытаниях показала себя экологичной и высокоэффективной. Сегодня ученые работают над созданием перспективных водонагревательных котлов на основе своей горелки, которые очень актуальны для частных домов в Сибири и на Дальнем Востоке.
    1283