В Сколтехе нашли простой способ получить материалы для ядерной энергетики и литий-ионных батарей
Группа исследователей из Сколтеха, Томского политехнического университета и других научных организаций России и Китая использовали метод плазмодинамического синтеза для получения высокоэнтропийного карбида — соединения титана, циркония, ниобия, гафния, тантала с углеродом — и карбонитрида — твердого раствора, образованного карбидами и нитридами используемых переходных металлов — в форме нанопорошков и покрытий. Новая технология обеспечивает простой и универсальный способ получения высокоэнтропийных материалов, которые находят свое применение в защитных покрытиях, ядерной энергетике, литий-ионных аккумуляторах, катализаторах и микроэлектронике.
Результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds. В состав высокоэнтропийных соеднинений входит от четырех и более различных основных элементов, в данном случае — металлы и углерод. В работе ученые с помощью новой технологии синтезировали карбид из титана, циркония, ниобия, гафния, тантала (TiZrNbHfTaС5), а также карбонитрид из этих составляющих. Авторы отмечают, что вещество является одним из наиболее подходящих материалов для изготовления ультравысокотемпературных керамических элементов благодаря своим высоким механическим свойствам и температурной стабильности. Однако синтез карбида очень трудоемок: он требует тщательной подготовки исходного сырья, а проводят его при сверхвысоких температурах — около 2200-2300°C — в течение длительного времени.
«Многокомпонентные и высокоэнтропийные материалы изучаются сравнительно недавно. Мы с коллегами смоделировали различные структуры карбонитридов с разной концентрацией азота и углерода и изучили термодинамическую стабильность при разных температурах. Мы выяснили, что большое количество азота может привести к сильным механическим напряжениям решетки, что негативно скажется на стабильности материала», — рассказал о работе руководитель исследования, профессор Александр Квашнин из Проектного центра по энергопереходу Сколтеха.
Для синтезирования карбида и карбонитрида группа ученых использовала метод плазмодинамического синтеза. Он заключается в использовании высокоскоростной струи плазмы дугового разряда в качестве среды для осуществления высокоэнергетических реакций плазмохимического синтеза. Дуговой разряд и последующий поток плазмы генерируются с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя.
«В работе речь идет об использовании уникальной научной установки — коаксиального магнитоплазменного ускорителя. За время импульса менее одной миллисекунды происходит формирование высокоскоростной плазменной струи, в которой достигаются повышенные температура, давление и скорость кристаллизации, необходимые для получения уникальных наноматериалов.
Совместно с коллегами из Сколтеха, на основе методов компьютерного дизайна материалов, нам удалось экспериментально совместить Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, C и N в единую структуру. Метод не требует применения особых процедур подготовки исходного сырья, отличается низкими энергозатратами и является универсальным, обеспечивая синтез самых разнообразных классов материалов: карбидов, нитридов, оксидов, углеродных наноструктур и композитов на их основе», — прокомментировал результаты исследования первый автор работы, доцент ТПУ Дмитрий Никитин.
Применение плазмодинамического метода для синтеза высокоэнтропийных карбидов и карбонитридов приводит к получению высококачественных монофазных порошков. Этот метод не только позволяет эффективно получать чистый высокоэнтропийный карбид TiZrNbHfTaС5 в дисперсной монокристаллической форме, но и обеспечивает введение азота в кристаллическую решетку, тем самым синтезируя структуры, близкие к карбонитриду. Используя безуглеродистую смесь прекурсоров в атмосфере азота, можно получать материалы, содержащие до восьми весовых процентов азота.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно