ФАМУ

Автор: Триша Радулович | Опубликовано:14 февраля 2023 г. | 15:26 | ДЕЛИТЬСЯ:

Команда исследователей инженерного колледжа FAMU-FSU в Институте высокоэффективных материалов изучает температурные ограничения передовых наноматериалов, работа, которая может оказать непосредственное влияние на системы доставки лекарств, электронику, космические путешествия и другие приложения.

Исследовательская группа под руководством доцента кафедры промышленного и производственного инжиниринга Ребекки Свит завершила первое в истории исследование того, как очищенные нанотрубки нитрида бора остаются стабильными при экстремальных температурах в инертной среде.

Их работа была опубликована в журнале Applied Nano Materials.

Нанотрубки нитрида бора (БННТ) прочнее и устойчивее к высоким температурам, чем углеродные нанотрубки. Как и их углеродные собратья, они представляют собой структуры, измеряемые нанометрами — длиной, равной одной миллиардной доли метра.

Но производство этих материалов является сложной задачей. Современные методы получения БННТ новы и еще не дают таких же количеств, как методы, разработанные для углеродных нанотрубок. Вот почему важно узнать больше о том, как они функционируют.

Исследователи обнаружили, что БННТ полностью стабильны при температуре до 1800°C в инертной среде — химически неактивной атмосфере, в которой они производятся. Они также узнали, что БННТ могут выдерживать температуру 2200°C в течение коротких периодов времени, не теряя при этом механических свойств, которые делают их такими эффективными.

«Это исследование направлено на обнаружение свойства, которое невероятно полезно для будущего», — сказал Свит. «У нас есть более надежные знания о том, как БННТ ведут себя, когда и как они терпят неудачу, потому что все материалы имеют ограничения. Мы изменили способ изготовления этих типов композитов, чтобы лучше использовать их свойства».

Потенциальные применения этих легких и прочных композитных материалов многочисленны. Все, что нагревается, например, турбина или двигатель, может использовать их для работы в высокотемпературной среде. Они теплопроводны, что означает, что они быстро рассеивают тепло, а их механическая стабильность обеспечивает усиление конструкции.

БННТ особенно перспективны для использования в освоении космоса. Их способность проводить тепло, изолировать электрический ток и блокировать излучение может быть использована в космических марсоходах или космических кораблях при входе в атмосферу Земли. Те же самые свойства делают их полезными для высокопроизводительной электроники.

«Понимание поведения этих нанотрубок при высоких температурах имеет решающее значение для создания материалов, способных выдерживать экстремальные условия, как при производстве, так и при конечном использовании», — сказал ведущий автор и докторант Мехул Танк. «Поскольку мы лучше поймем, как они функционируют в этих условиях, мы сможем разработать более эффективное производство композитов, в которых используются матрицы высокотемпературной обработки, такие как керамика и металлы».

Эта работа частично финансировалась за счет гранта, полученного в рамках инвестиционной программы коммерциализации GAP бывшего Советского Союза, мероприятия, организованного Управлением коммерциализации с целью помочь превратить академические исследования в потенциальные коммерческие проекты. Финансирование, полученное Sweat в 2022 году в рамках конкурсной заявки Управления коммерциализации, поддержало этап этой работы, которая выявила температуры обработки композитов BNNT-керамическая матрица, что находится в центре внимания проекта GAP.

Наряду с финансированием GAP, это исследование также было поддержано партнерством с компанией BNNT Materials из Вирджинии. Компания синтезирует БННТ и работала с исследователями из Университета штата Флорида, чтобы выяснить, как нанотрубки выдерживают высокие температуры и как будут работать различные химические процессы.

«GAP помог моей команде изучить новые возможности и стимулировал сотрудничество для дальнейшего продвижения этой работы», — сказал Свит. «Процесс подачи заявки и акцент на переводе исследований из лаборатории в материалы, актуальные для промышленности, помогают сосредоточить наши исследования на интересных новых технологиях».