Исследователи Томского политехнического университета впервые в мире продемонстрировали возможность синтеза сверхтвердых материалов нового класса в обычных атмосферных условиях. Речь идет о высокоэнтропийных боридах — перспективной сверхвысокотемпературной керамике, до сих пор производившейся исключительно в дорогостоящих вакуумных или инертных средах. Уникальный результат был достигнут с помощью оригинального безвакуумного электродугового метода, разработанного в стенах университета. Свойства полученных образцов не уступают, а по некоторым параметрам даже превосходят характеристики материалов, созданных традиционными способами.
Высокоэнтропийные бориды представляют собой сложные соединения, содержащие четыре и более металлов, а также бор. Их ключевые преимущества — исключительная тугоплавкость с температурой плавления свыше 3000 °C, высочайшая твердость, стойкость к окислению и коррозии. Эти качества делают их идеальными кандидатами для применения в критических узлах авиационных и ракетных двигателей, в металлургической промышленности и машиностроении. Однако широкому внедрению мешала сложность и высокая стоимость производства. Существующие методы, такие как борокарботермическое восстановление, требуют специального оборудования, инертных газов, высоких давлений и значительных энергозатрат.
Коллектив лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ предложил инновационное решение, позволяющее кардинально упростить процесс. Их безвакуумный электродуговой метод использует мощный дуговой разряд постоянного тока, который на открытом воздухе позволяет за короткое время достичь температур, необходимых для синтеза бескислородной керамики. Для эксперимента был использован трехфазный дуговой реактор повышенной мощности, способный перерабатывать увеличенные объемы сырья — порошков титана, циркония, ниобия, гафния, тантала и аморфного бора. После серии опытов ученые определили оптимальные параметры синтеза: сила тока 200 ампер и время горения дуги 90 секунд.
Как пояснил заведующий лабораторией Александр Пак, этот опыт впервые доказал возможность получения одного из известных высокоэнтропийных боридов безвакуумным способом. Это открывает путь для синтеза как известных, так и гипотетически предсказанных соединений данного класса.
Ранее ученые ТПУ создали сенсор для эффективной экспресс-оценки активности ферментов.
