Новосибирские ученые испытывают новый метод получения керамики

Сделать производство керамики более энергоэффективным намерены новосибирские химики. Речь не идёт о бытовой утвари и керамической посуде. Материалы на основе кремния используют в различных промышленных отраслях от авиации до машиностроения.

Учёные Института катализа СО РАН решили улучшить свойства керамики и удешевить процесс её изготовления. На разработку нового способа получили поддержку Правительства Новосибирской области в виде гранта. Керамические материалы широко распространены, используются в авиапромышленности, космических технологиях, в деталях двигателей, бронежилетах, подшипниках. Но у керамики есть существенный минус ─ хрупкость. Новосибирские химики предлагают своё решение, как сделать один из самых востребованных материалов на планете более прочным и менее дорогим.

Углеродные нанотрубки ─ один из главных ингредиентов химического коктейля. Преобразуясь в ходе ряда реакций, они армируют карбид кремния ─ основу керамического материала. Смешивать компоненты пытались многие, однако только новосибирцы разработали действительно эффективную технологию.

Учёные синтезируют углеродные нанотрубки на основе газа этилена в реакторе. Этот процесс сложный и трудоёмкий. Его производительность ─ 3 тонны нанотрубок в год. Этого достаточно для получения 300 тонн готового композита.

«Смешать порошок нанотрубок с матрицей карбида кремния ─ процесс с кучей параметров, которые мы оптимизировали и научились получать смеси с равномерным распределением компонентов. Это является ключевой задачей для получения композитов с улучшенными свойствами», ─ пояснил старший научный сотрудник Института катализа СО РАН Сергей Мосеенков.

Свойства модифицированной таким образом керамики, по оценке учёных, улучшатся если не в разы, то на десятки процентов: твёрдость ─ на треть, устойчивость к появлению трещин ─ вполовину.

«Трещиностойкость ─ это очень важный показатель. Вообще, свойства любого материала определяются по комплексу величин. Для керамики в данном случае критично трещиностойкость», ─ отметил заведующий лабораторией наноструктурированных углеродных материалов Института катализа СО РАН Владимир Кузнецов.

Метод ещё и энергоэффективный. Оборудование ─ дешевле, затраты на электричество ─ меньше.

«Экономия в том, что наш композит будет спекаться где-то на 500-600 градусов меньше, чем спекается керамика в настоящий момент. Что очень выгодно энергетически. Это уменьшит стоимость конечного продукта процентов на 15-20», ─ пояснил младший научный сотрудник Института катализа СО РАН Алексей Заворин.

Следующим этапом учёные намерены подробнее изучить свойства керамики, полученной новым способом. А в перспективе, надеются, экспериментальной технологией смогут заинтересовать и производителей.