Các nhà khoa học đề xuất sử dụng một khoáng chất cryptozoic để tạo ra vật liệu tổng hợp carbon nhẹ mới

Các nhà khoa học đề xuất sử dụng một khoáng chất cryptozoic để tạo ra vật liệu tổng hợp carbon nhẹ mới

    Các nhà khoa học đề xuất sử dụng một khoáng chất cryptozoic để tạo ra vật liệu tổng hợp carbon nhẹ mới
    bởi Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia MISIS

    Scientists suggest using a cryptozoic mineral to create new lightweight carbon composites
    Samle vật liệu thu được. Ảnh: Sergey Gnuskov / NUST MISIS
    Các nhà khoa học tại Đại học MISIS và Skoltech đã phát triển công nghệ sản xuất vật liệu composite mới dựa trên shungite và sợi carbon trong ma trận graphite. Do sự kết hợp của mật độ thấp, độ bền cao và độ ổn định hóa học ở nhiệt độ cao, nó có thể được sử dụng để sản xuất pin nhiên liệu, siêu tụ điện và các thành phần động cơ máy bay thế hệ tiếp theo. Công trình đã được xuất bản trên tạp chí Polyme.

    Vật liệu tổng hợp có chất độn carbon được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hiện đại. Chúng có thể được sử dụng để sản xuất các đơn vị và thiết bị hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, do các đặc tính độc đáo của chúng - khả năng chịu hóa chất và nhiệt độ cao. Không giống như các kim loại chịu lửa nặng dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao, vật liệu carbon có khả năng chịu nhiệt độ cao và trọng lượng thấp đặc biệt. Đồng thời, tính chất của các vật liệu carbon khác nhau cũng khác nhau rất nhiều - từ kim cương đến than chì.

    Các nhà khoa học vật liệu hiện đang phát triển một loại vật liệu tổng hợp mới bao gồm các chất độn gia cường carbon khác nhau trong một ma trận than chì thu được bằng quá trình carbon hóa, tức là biến đổi polyme thành vật liệu carbon.

    Các nhà khoa học từ Đại học MISIS và Skoltech đã trình bày công nghệ sản xuất composite như vậy nhanh chóng và tiết kiệm và xác định các thông số tối ưu cho quá trình xử lý nhiệt nhằm đạt được hiệu suất tốt nhất về "khả năng chống nứt" - nghĩa là khả năng chống lại sự khởi tạo và lan truyền của các vết nứt quyết định phần lớn độ bền đối với các vật liệu giòn và gần như dễ vỡ.

    Scientists suggest using a cryptozoic mineral to create new lightweight carbon composites
    Alexey Salimon, Ph.D, đồng tác giả và Trưởng khoa Hóa lý. Nhà cung cấp hình ảnh: Sergey Gnuskov, NUST MISIS
    Quá trình tổng hợp composite tương tự như "nướng" một "bột nhào" được làm từ chất đàn hồi (một loại polymer loại cao su mềm) được gia cố bằng chất "làm đầy" ở một số nhiệt độ trên 180ºC. Tuy nhiên, sợi carbon ngắn thường được sử dụng làm "chất trám" khá đắt và số lượng có hạn. Do đó, trong vật liệu mới, các sợi carbon ngắn đã được nhập khẩu thay thế một phần bằng shungite. Shungite là một loại đá Precambrian độc đáo bao gồm gần như 100% carbon lần đầu tiên được phát hiện ở Nga.

    Kết quả của quá trình chế biến là làm giàu sản phẩm ban đầu bằng carbon kèm theo sự tái cấu trúc đồng thời. Polyme dễ định hình do đó được biến thành một trong những hợp chất cacbon ổn định nhất, chẳng hạn như than chì hoặc kim cương. Với độ cứng độc đáo của những vật liệu này, hầu như không thể gia công các hình dạng bộ phận cần thiết từ than chì hoặc kim cương.

    "Mục đích của nghiên cứu này là tối ưu hóa quá trình cacbon hóa để tăng khả năng chống nứt phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý và thành phần hỗn hợp ban đầu, cụ thể là phần thể tích của các giai đoạn gia cố. Việc lựa chọn điều kiện cẩn thận đã được thực hiện để thu được giá trị cao nhất Alexey Salimon, Tiến sĩ, đồng tác giả và Trưởng khoa Hóa lý, cho biết về yếu tố cường độ ứng suất tới hạn trong các mẫu được cacbon hóa ở nhiệt độ 280 độ C.

    Các nhà nghiên cứu hy vọng các vật liệu thu được sẽ được sử dụng để sản xuất các bộ phận quan trọng của pin nhiên liệu (thiết bị chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học của nhiên liệu thành năng lượng điện mà không cần đốt cháy), các thành phần của thiết bị kháng hóa chất, thiết bị bơm phức tạp để sản xuất dầu ở độ sâu kỷ lục và trong điều kiện khắc nghiệt nhất (cát, hydro sunfua, nhiệt độ trên 200 độ C). Một lĩnh vực đầy hứa hẹn khác cho việc sử dụng các vật liệu mới là tạo ra một thế hệ mới của các thành phần động cơ máy bay.

    Zalo
    Hotline