Специалисты отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета разработали технологию синтеза материалов, которые сочетают в себе свойства металла и керамики. Их планируется использовать в водородной и ядерной энергетике, а также в авиации.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, речь идет о так называемых МАХ-фазах — материалах с уникальной структурой, в которой слоями уложены атомы титана, кремния и углерода (химическая формула Ti3SiC2). Такая структура позволяет сочетать в них свойства металлов и керамики: прочность, тепло- и электропроводность, устойчивость к высоким температурам и коррозии, механическую обрабатываемость.
Синтез МАХ-фазы проходил в два этапа. На первом ученые загрузили порошки титана, кремния и углерода в вакуумную печь, получив заготовку будущего композита. На втором — отправили ее в установку искрового плазменного спекания, в которой через материал, находящийся под давлением, пропускаются короткие электрические импульсы.
Полученный после такой обработки материал, по словам Елизаветы Седановой, за счет своих эксплуатационных характеристик имеет большие перспективы для применения в энергетике. Например, композиты на основе МАХ-фаз благодаря устойчивости к температурам и механическим нагрузкам могут использоваться для очистки и разделения горячих газов, производства высоконагруженных узлов установок и агрегатов или как невосприимчивое к коррозии покрытие керамических оболочек топливных элементов для ядерных реакторов.
Работа в этом направлении продолжается: на следующем этапе ученые планируют освоить производство улучшенных композитов на основе МАХ-фаз. Исследования были поддержаны Российским научным фондом.