Ученые Томского политехнического университета разработали и запатентовали простой и недорогой метод получения сверхтвердого и огнеупорного материала — карбида кремния — из отходов деревообработки. Этот материал используется, например, при создании защитных элементов в бронемашинах и бронежилетах, тормозных систем спорткаров. Разработанный метод позволяет отказаться от дорогих вакуумных камер, сопутствующего оборудования и больших затрат на их подготовку. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Chemistry and Physics (IF: 4,094; Q2). Подробнее о работе ученых ТПУ рассказали журналистам ТАСС.
Сейчас карбид кремния, как и другие карбиды, получают в дорогостоящих вакуумных установках, откуда в течение длительного времени выкачивается весь кислород, чтобы провести при температуре до 2 500 градусов Цельсия нужную реакцию с углеродом и кремнием.
«Мы разработали безвакуумный электродуговой метод. С его помощью мы получаем карбид кремния из древесного угля. Для создания древесного угля используются пиролизированные опилки, обработанные под воздействием очень высокой температуры. То есть это отходы деревообрабатывающего производства», — рассказал журналистам один из разработчиков, научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0» ТПУ Александр Пак.
Метод ученых ТПУ позволяет отказаться от дорогих вакуумных камер, сопутствующего оборудования и многочасовых затрат на их подготовку.
В установке, разработанной в ТПУ, ионизируются воздух вокруг объекта, получается облако газа, которое вытесняет кислород и не дает углю гореть. Затем при помощи сильного дугового разряда электричества, достигают за считанные секунды нужной температуры, получая кристаллы карбида кремния.
В отличие от прямых аналогов, этот метод наиболее удобный, энергоэффективный и быстрый, что позволяет снизить стоимость производства материала.
Справка:
Карбид кремния отличают такие свойства, как огнеупорность или способность противостоять пламени на открытом воздухе, а также тугоплавкость (сопротивление воздействию высоких температур) и сверхтвердость (высокая прочность). Используется карбид кремния для производства брони бронетехники, бронежилетов, тугоплавких фильтров и тормозных дисков в спортивных автомобилях, например, в спорткарах Bentley, Ferrari и Lamborghini.