俄罗斯科学家掌握控制复合材料合成结构的可能性

托木斯克理工大学(TPU)的科学家们提出了一种控制用于电子、航空和汽车工业的基于氮化物的复合材料结构的廉价且节能的方法。相关研究结果已发表在《材料快报》杂志上 (Materials Letters)。 近年来,得益于电学、热学和机械性能的独特结合,氮化物基复合材料广泛应用于电子、航空和汽车工业、建筑、机械工程等行业。
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托木斯克理工大学的科学家们指出,获得此类物质最有前途的方法是自蔓延高温合成(self–propagation high–temperature synthesis,简称SHS)——纳米铝粉与金属氧化物的混合物在空气中燃烧。这种方法由于其功耗低、处理时间短和成本低而很有前景。
托木斯克理工大学的研究人员通过试验证明了控制通过SHS合成方法获得该物质结晶形态的可能性,通过控制压力或调整化学反应器中气体成分,科学家可以控制SHS合成产品的成分,然而,迄今为止几乎不能成功控制所得结构的形态(“形状”或“外观”)。

托木斯克理工大学自然科学系教授安德烈•莫斯托夫希科夫(Andrey Mostovshchikov)告诉俄罗斯卫星通讯社:“我们已经通过试验证明,在反应混合物中引入少量添加剂,且在磁场的共同作用下有助于几乎可以‘控制’形态,或者简单地说,可以控制所形成结构的‘外观’。”

俄罗斯科学家学会控制复合材料的性能
他说,这是由于添加剂(及其在SHS合成时的反应产物)与磁场相互作用,在磁场作用下发生漂移而发生的,这会使反应产物以某种形式结晶。
科学家认为,未来有可能通过向系统中引入少量添加剂并同时与物理场相互作用(在本例中为磁场),获得给定形态的SHS合成产品。

莫斯托夫希科夫强调说:“利用我们创造的晶体结构所获得的材料可能具有额外的改进性能——导热性提高、耐磨性改善、可燃性降低及磁性改善。在复合材料成分中使用此类产品将有助于提高现有材料的使用性能。”

他指出,当通过SHS合成方法获得材料时,经常会出现与必须将形成的烧结反应产物进一步粉碎的相关问题。研究人员说,根据所提出的方法进行合成,将有助于获得更松散的结构,这将使它们的后续处理变得容易。
科学家们计划未来继续研究利用所开发技术获得作为复合材料(陶瓷粉体填充有聚合物)和研磨材料组成部分的产品。 托木斯克理工大学是俄罗斯联邦教育与科学部“优先级-2030”国家计划(“Priority-2030”)的参与院校。
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