Американские ученые ведут разработку, направленную на добавление свойства электропроводности керамическим материалам путем внедрения углеродных нанотрубок. На днях группа исследователей, возглавляемая доцентом кафедры материаловедения Peizhen Kathy Lu, получила грант для продолжения исследований в этой области.
Керамика, как известно, имеет высокую прочность и износоустойчивость. Эти свойства делают ее незаменимой для изготовления резцов; деталей, работающих в условиях высоких температур; в биомедицинской, аэрокосмической и военной промышленности. Относительно легкий и многофункциональный материал был бы еще более универсальным, если бы удалось упростить его обработку и придать свойство электропроводности. Достижение этих целей становится реальностью с учетом успехов нанотехнологий.
В основе работы ученых лежит керамическая "нанопыль" и углеродные нанотрубки.
Нанопыль — материал, частицы которого меньше 100 нанометров, или в 100 раз меньше, чем может увидеть человек невооруженным глазом. Она имеет очень низкую плотность, что мешает формированию деталей. Для увеличения плотности применяется вода и диспергирующий агент, удерживающий частицы в тесном контакте между собой. На данный момент достигнута плотность материала 40%.
Углеродные нанотрубки представляют собой структуры из чистого углерода, значительно более тонкие и длинные, чем частицы керамической нанопыли. Они в сто раз прочнее стали на разрыв, а весят на 25% меньше.
Нанотрубки удается хорошо распределять в структуре полимеров, но не в керамических композитах. План исследователей заключаются в том, чтобы смешать керамическую нанопыль, углеродные нанотрубки и диспергирующий агент. С помощью электроагломерации стабилизировать притяжение между трубками и керамическими частицами, а затем методом холодного литья сформировать из полученной однородной дисперсии деталь.
Процесс агломерации заключается в скреплении материалов нагревом их до температуры ниже точки плавления, за счет чего смежные частицы скрепляются между собой. Преимуществом процесса является возможность придать изделию нужную форму.
Новый керамический материал сможет выдерживать резкие перепады температуры без растрескивания. Одним из его важных применений могут стать элементы рассеяния статического электричества, необходимые для защиты чувствительных к статике электронных компонент, таких, как интегральные микросхемы, жесткие диски и платы устройств.
Источник: PhysOrg