Соляная корка помогла в производстве высокотехнологичных материалов
Специалисты Юлихского исследовательского центра впервые сделали возможным производство MAX-фаз в промышленных масштабах. Соляная корка защищает сырье от окисления при температурах более 1000°С, а потом ее можно просто смыть водой.
MAX-фазы сочетают полезные свойства металлов и керамики, сообщает eurekalert.org. Первые дали материалам пластичность, вторая – легкость и термостойкость. MAX-фазы также являются основой максенов (MXene) – малоизученного класса веществ с экстраординарными электронными свойствами, напоминающих графен. Новая методика, описанная в Nature Materials, впервые открыла путь к производству материалов в промышленных масштабах.
«Ранее у нас не было возможности получать вещество в виде порошка. Из-за этого MAX-фазы не играли практической роли в промышленности», — объяснил доктор Хесус Гонсалес-Юлиан.
Температуры более 1000°С заставляют сырье реагировать с атмосферным кислородом и окисляться. Из-за этого MAX-фазы обычно синтезируют в вакуумных камерах или аргоновой среде. Исследователи заметно упростили процесс. Сырье заключается в оболочку из бромида калия – соль плавится при обработке. Дополнительная защита в виде вакуума или аргона не требуется.
Дополнительно соль играет роль разделителя – компоненты не держатся вместе, формируя порошок. Техника исключает долгий и энергозатратный процесс перемалывания. Солевая ванна также снижает температуру синтеза, дополнительно удешевляя процесс.
Схожая техника уже некоторое время используется в изготовлении неоксидной керамики. Но ей требуется аргоновая атмосфера, усложняющая и повышающая стоимость процесса.
«Бромид калия – уникальная структура. Под давлением она становится полностью непроницаемой при комнатной температуре. Мы показали, что это позволяет создать оболочку, достаточно прочную, чтобы предотвратить контакт содержимого с кислородом до достижения температуры плавления соли, 735°С. Защитная атмосфера при этом не нужна», — сказал Апурв Даш.
Методика не ограничивается определенным материалом. Ученые создали с его помощью различные MAX-фазы и другие эффективные материалы, вроде титановых сплавов для биоимплантатов и летательных аппаратов. На следующих этапах авторы хотят изучить промышленные процессы для дальнейшей обработки порошков.
