Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) разработали и успешно протестировали новый метод синтеза диборида титана, который может быть использован в ядерной энергетике, алюминиевой промышленности и других высокотехнологичных секторах. Этот метод отличается своей скоростью и позволяет получать высокочистый продукт без использования дорогостоящих вакуумных печей.
Диборид титана, известный как TiB2, является сверхтвердым материалом с превосходными свойствами, такими как высокая теплопроводность, устойчивость к окислению и кислотам, износостойкость и электропроводность. Этот материал уступает по твердости только алмазу при высоких температурах.
Ученые ТПУ отмечают, что диборид титана может быть использован для создания материалов, поглощающих нейтроны в ядерных реакторах, в электролизерах для производства алюминия, а также в жаропрочных сплавах, огнеупорной керамике, высокопрочных наплавочных покрытиях, высокотемпературных полупроводниках и токопроводящих стержнях. Он также имеет потенциал в машиностроении, автомобиле- и авиастроении.
Традиционно синтез диборида титана требует высоких температур (1600-1700 °C) и использования вакуумных печей, что является энергоемким процессом. Альтернативой является электродуговой метод, который, несмотря на свою распространенность для синтеза керамики, также требует герметичных камер и вакуумного оборудования, что повышает стоимость производства.
Исследователи из Молодежной лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ предложили новый подход: синтез диборида титана из порошков титана и аморфного бора на открытом воздухе без вакуума. Они объяснили, что в зоне реакции происходит самоэкранирование оксидов углерода, что значительно снижает затраты на производство, упрощает конструкцию реактора и повышает его производительность. Высокая температура обеспечивает чистоту продукта, исключая необходимость дополнительной очистки.
Арина Свинухова, младший научный сотрудник, пояснила, что этот метод позволяет получить чистый порошок за один цикл синтеза, в отличие от других методов, требующих многочасовой очистки. Синтезированный материал также подходит для создания композитов "металл-керамика" и может использоваться в аддитивных технологиях, включая 3D-печать. Кроме того, технология может быть применена в переработке солнечных панелей.
Метод получения порошка диборида титана уже запатентован. Исследования ведутся в рамках национального проекта "Наука и университеты" и государственного задания "Молодежные лаборатории".