Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Изучая остатки корабля, затонувшего примерно 2600 лет тому назад у побережья современного Израиля, морские археологи обнаружили, что он перевозил необработанные железные слитки, заключенные в защитный шлак. Эта находка опровергает предположения о том, что железо в древности ковали сразу после плавки — видимо, его транспортировали в виде сырья, и только потом оно попадало к кузнецам.
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.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
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.
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