ВУЗ:
Составители:
2
Другой широко разрабатываемый тип композиционных наноматериалов – метало -
матричные наноструктурные композиты. В структуру металла, например, алюминиевого
или титанового сплава, вводят наночастицы твёрдой и стабильной по отношению к
матричному металлу керамики, что механически усиливает материал и расширяет область
стабильности его микроструктуры и свойств в высокие температуры. Так, для упрочнения
алюминиевых сплавов перспективными рассматриваются частицы слабо агрегирующих
нанопорошков или нановолокна оксида алюминия или карбида кремния. Область
термической стабильности высоких механических свойств подобных алюминий-
мартичных материалов может быть расширена почти на 200° С.
Также с применением порошковых нанотехнологий успешно решается проблема
хрупкости твёрдых материалов – керамик. Уменьшение размеров кристаллитов для
многих типов керамик способствует повышению их трещиностойкости (ударной
вязкости) и многократному повышению высокотемпературной пластичности. Ещё более
расширяется спектр конструкционных применений керамик благодаря созданию новых
нанокомпозитов керамика-керамика и керамика- металл.
Например, широко распространённый оксид алюминия обладает высокой
твёрдостью, но благодаря особенностям его кристаллической структуры керамика,
получаемая традиционными технологиями, оказывается хрупкой. Использование
композиционного нанопорошка, содержащего наряду с оксидом алюминия около 10 масс.
% оксида циркония, позволяет получить наноструктурный композит керамика-
керамика. Более пластичные кристаллиты оксида циркония придают керамике сочетание
высокой трещиностойкости с высокой твёрдостью, присущей матрице оксида
алюминия.
В приведенных примерах наноматериалы отличаются повышенными
механическими свойствами и в основном, предназначены для конструкционных
применений. Известна масса применений нанопорошков для синтеза новых материалов
или структур, выполняющих функциональные задачи, например, по созданию новых
магнитных, оптических и электропроводных материалов, новых источников энергии. В
частности, современные литиевые батареи в основном базируются на применении в
конструкции электродов нанопорошков различных типов сложных соединений. Новые
топливные элементы, разрабатываемые на основе твердооксидных систем, в большой
степени основаны на применении порошковых технологий. Можно привести множество
других примеров, где нанопорошки уже позволяют решить актуальные технические
задачи или будут использованы в ближайшей перспективе.
В России порошковые нанотехнологии имеют давнюю историю, в этой сфере
имеется много научных школ.
Порошковые нанотехнологии формируют значительную долю рынка всех
нанотехнологий, особенно на начальном этапе развития инноваций в данной сфере.
В цепочке технологий « синтез нанопорошков – формование – спекание»
конечный продукт, наноматериал, оказывается весьма чувствителен ко всем этапам своей
предистории, начиная с параметра качества нанопорошков. Определённая тонкая
структура наноматериалов ответственна за высокие ключевые свойства, актуальные для
определённого применения. В случае конструкционной керамики это трещиностойкость и
прочность, в случае оптической керамики– высокая прозрачность, в топливных элементах
– высокая плотность генерирования энергии. Таким образом, целевые высокие свойства
достигаются путём формирования определённых структур наноматериалов из
нанопорошков, разработка и реализация таких способов и является собственно предметом
технологических исследований в порошковых нанотехнологиях.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
