Ученые Института катализа СО РАН разрабатывают энергоэффективный способ получения керамических материалов на основе матрицы карбида кремния, модифицированных многослойными углеродными нанотрубками. Температура получения керамики может быть снижена на 500°С, а предел устойчивости к образованию трещин повышен на 40–60%.

Керамические материалы благодаря высокой прочности, легкости, термической и химической устойчивости широко используются в промышленности — от изготовления механических уплотнителей до производства протезов, сверхпрочных инструментов и элементов летательных аппаратов. При этом к числу основных недостатков керамики относят ее хрупкость. Кроме того, в процессе производства для спекания конечных изделий требуются высокие температуры и, соответственно, энергозатраты.

Ученые ИК СО РАН разрабатывают способ получения керамических материалов на основе карбида кремния, который позволит снизить температуру спекания, повысит характеристики прочности и в перспективе удешевит продукцию. Проект поддержан грантом правительства Новосибирской области.

«Наш проект направлен на разработку энергоэффективного способа получения керамических материалов на основе матрицы карбида кремния. Эти материалы модифицированы многослойными углеродными нанотрубками, которые имеют на поверхности частицы наноразмерного кремния. Мы ожидаем, что температура получения такой керамики может быть снижена на 500°С с увеличением предела прочности на изгиб на 15–20%, твердости на 20–30%, трещиностойкости на 40–60% по сравнению с карбидом кремния, получаемым традиционным спеканием при 2000°С», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории наноструктурированных углеродных материалов ИК СО РАН Сергей Мосеенков.

При спекании изделий наноразмерный кремний будет плавиться, заполняя пространство между зернами матрицы, и взаимодействовать с нанотрубками. Образующийся в процессе карбид кремния будет «армировать» материал. Кроме того, отмечает Мосеенков, модифицированные кремнием нанотрубки равномерно распределяются в матрице получаемого материала, что улучшает его характеристики.

Ученые налаживают взаимодействие с производителями керамики. Планируется, что предложенный способ позволит снизить стоимость конечной продукции на 20–30%.