При екстремальних температурах вуглецеве волокно окислюється і руйнується, що істотно звужує сфери його застосування. Вчені знайшли спосіб захистити цей матеріал від несприятливих впливів.
В останні 50 років виробники вважали вуглецеве волокно матеріалом мрії: хоча його окремі волокна тонше пасма людського волосся, їх можна скрутити разом і нанести на матеріал-матрицю, щоб сформувати легкий композит, який міцніший за сталь, у два рази жорсткіше її та добре проводить тепло. І, на відміну від металів, таке волокно не тріскається з часом.
Але вуглецеве волокно має серйозний недолік – воно окислюється на повітрі при високих температурах. Це не дозволяє використовувати його, наприклад, в аерокосмічній галузі, де вага апаратів грає вирішальне значення. Автори нового дослідження розробили недорогий масштабований метод захисту вуглецевого волокна від окислення. Цей підхід набагато краще за інших процесів захисту від окислення, які більш трудомісткі, дорогі і дуже затратні в часі.
Вчені розробили простий одноступінчатий процес, який починається з плавлення солі. Після того, як кристали речовини розплавляться, дослідники додають порошки титану і хрому, які відповідають за стійкість матеріалу до високих температур. Потім в суміш додають вуглецеві волокна.
- Чи можна померти від щастя або печалі: науковий підхід
- «Сигнали прибульців» допомогли вченим в черговий раз перевірити теорію Ейнштейна
- Розумна контактна лінза діагностує хворобу Альцгеймера на ранній стадії
Після охолодження на вуглеволокна утворюється двошарове покриття – з карбіду хрому і карбіду титану, – яке служить бар’єром проти окислення. Покриття багатошарове, тому що титан і хром мають різну поведінку і швидкість реакції в розплавленій солі, що призводить до появи верств в кінцевому продукті.
Коли дослідники оцінили стійкість покритих розплавом вуглецевих волокон при екстремальних температурах – близько 1200 градусів за Цельсієм – і високих концентраціях кисню, вони виявили, що вуглецевий матеріал добре зберігає свою структуру. На наступному етапі вчені хочуть визначити те, наскільки добре покриті волокна витримують тривале перебування при високих температурах у порівнянні з їх незахищеними аналогами.
Стаття опублікована в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Натхнення: www.popmech.ru