Специалисты Новосибирского государственного университета (НГУ) и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив. Одна из последних публикаций сибирских ученых посвящена синтезу и свойствам материалов на основе сплава кобальта и алюминия, сообщила пресс-служба НГУ.
Совместная работа специалистов НГУ и Института катализа СО РАН в области создания материалов для керамических (керметных) композитных матриц вышла в декабрьском номере Journal of Materials Science.
В своей работе ученые сравнивают структуру, микроструктуру, прочность и теплопроводность композитных материалов, полученных путем обработки сплава кобальта и алюминия (CoAlO/CoAl) или его смеси с гидроксидом алюминия (Al2O3/CoAlO/CoAl).
Сплав ученые изготавливали следующим путем: порошки металлов были механически активированы в энергонапряженной планетарной мельнице до получения максимально дисперсного сплава; затем сплавы были помещены в форму, подвергнуты гидротермальной обработке, в результате чего часть алюминия в сплаве трансформировалась в гидроксид алюминия, и прокалены на воздухе.
Метод, разработанный совместно со специалистами Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, позволяет придавать керметам уникальные свойства – высокую прочность и теплопроводность, которые обеспечиваются металлической матрицей в сочетании с большой пористостью и развитой поверхностью за счет введения гидроксида алюминия в исходную смесь. Еще одна особенность керметных блочных структур – микроканалы, которые создаются за счет помещения в форму легко выгорающих элементов, например, ткани и тонких деревянных стержней.
«При обработке сплава парами воды или кипячением с последующей прокалкой на воздухе металл окисляется не полностью, что необходимо для сохранения высокой теплопроводности и механической прочности керметов. Мы получаем блочные теплопроводные катализаторы, имеющие низкое газодинамическое сопротивление потоку – это важно для проведения энергонапряжённых процессов, требующих эффективной передачи тепла в проточных реакторах», – рассказывает заведующий лабораториями новых технологий синтеза функциональных наноструктурированных материалов НГУ и катализаторов глубокого окисления Института катализа СО РАН Владислав Садыков.
Ученые также синтезируют и исследуют керметы на основе сплавов порошка алюминия с другими металлами, в том числе никелем и железом.
Результаты исследования показали, что свойства разработанных на основе сплава керметов (прочность, теплопроводность и удельной поверхность) делают эти материалы перспективными для практического применения.
Катализаторы на основе керметов с введенным оксидом железа в реакции дегидрирования гексана в гексен показали активность и селективность, существенно превышающие таковые для традиционного катализатора Fe2O3/Al2O3, что объясняется эффективным поглощением микроволнового излучения.
