Российские ученые предложили эффективный метод синтеза сверхтвердого борида вольфрама

Ученые из Сколтеха и Томского политехнического университета предложили эффективный и экономичный метод синтеза сверхтвердого материала — пентаборида вольфрама.

Он может применяться в различных отраслях промышленности, в том числе в технологиях бурения. Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Inorganic Chemistry.

Бориды вольфрама не случайно привлекли внимание ученых: по твердости, термостойкости, низкой теплопроводности и другим механическим свойствам эти соединения значительно превосходят другие материалы, не имевшие аналогов по этим характеристикам на протяжении почти ста лет. Существующие сегодня методы синтеза борида вольфрама требуют использования вакуума или инертной атмосферы и высокого давления, что ведет к увеличению производственных затрат и ограничивает возможности как по масштабированию метода, так и по организации самого производства.

«Высший борид вольфрама WB5−x обладает чрезвычайно высокой износостойкостью, и мы пытались найти эффективный метод, позволяющий синтезировать этот материал в больших объемах, — рассказывает один из авторов статьи, старший преподаватель Проектного центра по энергопереходу и ESG Сколтеха Александр Квашнин. — Мы не только потратили на эту работу много времени и сил, но и столкнулись с немалыми трудностями при определении отдельных фаз вещества в синтезированных образцах. Большой подмогой для нас стали вычислительные методы, используя которые мы смогли досконально исследовать условия синтеза и структуру полученного материала. В результате нам удалось получить двухфазный образец, содержащий соединения WB2 и WB5−x».

Предсказанные коллегами из Сколтеха кристаллические фазы боридов вольфрама были успешно синтезированы оригинальным безвакуумным электродуговым методом на разработанном в Томском политехническом университете плазменном реакторе.

Его главными особенностями являются простота конструкции и используемой методики, отсутствие необходимости использования высокотехнологичных дорогостоящих узлов и деталей.

По нашим оценкам, эта методика экономит до 90% электрической энергии при работе в сравнении с прямыми аналогами, по крайней мере на уровне лабораторных объемов синтеза», 

— говорит один из авторов исследования, Научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0» ТПУ Александр Пак.

Исследование проводилось с использованием специально разработанной экспериментальной системы, основу которой составляют графитовый анод (стержень) и графитовый катод в форме тигля. Исходную смесь вольфрама и бора уплотняли и помещали на дно катода. Между анодом и катодом поджигали электродуговой разряд в открытой воздушной среде.

При этом кислород воздуха окислял углерод, образуя автономную газовую среду в полости тигля; температура за счет горения дуги поднималась, и происходил синтез различных фаз боридов вольфрама — в зависимости от соотношения исходных компонентов и режимов плазменной обработки. Отсутствие необходимости в использовании вакуумного оборудования — главное преимущество разработанного метода, который в перспективе можно будет внедрять на крупносерийном производстве.

Мы дополнительно доработали наш метод таким образом, чтобы производить тонкую настройку параметров эксперимента для контроля состава материала, что позволило добиться увеличения содержания WB5−x в образце до 61,5% по объему», 

— отмечает Александр Квашнин.

Разработанный безвакуумный метод — первый шаг на пути создания недорогой и контролируемой технологии синтеза сверхтвердого борида вольфрама WB5−x с превосходными механическими свойствами в больших объёмах для широкого спектра промышленных применений.

По мнению ученых, синтезированный борид вольфрама также можно будет использовать для отбора углекислого газа из промышленных выбросов и производства «голубого» водорода. Основное преимущество борида вольфрама WB5−x как катализатора — возможность его повторного использования в экспериментальной системе.

11.05.2022





Высокие технологии

Не пустой звукНе пустой звук

Управлять физическими предметами на расст...

Найден способ генерировать магнитные поля в диэлектриках без увеличения преломленияНайден способ генерировать магнитные поля в диэле...

Ученые Томского политехнического университета ...

Российские ученые предложили эффективный метод синтеза сверхтвердого борида вольфрамаРоссийские ученые предложили эффективный метод си...

Ученые из Сколтеха и Томского полите...

Российские инженеры сконструировали первый российский 3D-принтер для космосаРоссийские инженеры сконструировали первый россий...

Инженеры Томского политехнического университет...

В России создали аналог импортных навигационных системВ России создали аналог импортных навигационных с...

Аналог импортных навигационных систем разработ...

Химики СПбГУ придумали греющийся термос для проведения реакцийХимики СПбГУ придумали греющийся термос для прове...

Ученые Санкт-Петербургского университета совме...

Эко-робот Umoz обожает влажность и не любит солнечные лучиЭко-робот Umoz обожает влажность и не любит солне...

Разработку необычных роботов-компаньонов продо

Российские ученые разработали высокопрочные материалы из прекерамической бумаги для авиакосмической отраслиРоссийские ученые разработали высокопрочные матер...

Исследователи Томского политехнического универ...

Ученые разработали принципиально новый тип безлинзовых оптических ловушек для «лаборатории на чипе»Ученые разработали принципиально новый тип безлин...

Ученые Томского политехнического университета ...

Российские ученые научились управлять частотой спектральной линии черенковского дифракционного излученияРоссийские ученые научились управлять частотой сп...

Ученые Томского политехнического университета ...

Российские ученые разработали хромовые покрытия для защиты циркониевых элементов ТВСРоссийские ученые разработали хромовые покрытия д...

Ученые Томского политехнического университета ...

Робособака поможет бороться с самозахватом городских территорийРобособака поможет бороться с самозахватом городс...

В распоряжении специалистов Госинспекции по&nb...

На форуме Nobel Vision спрогнозируют технологическое будущее планетыНа форуме Nobel Vision спрогнозируют технологичес...

Форум Nobel Vision. Open Innovations 2.0 пройд...

В Московском Политехе разработали первый отечественный фотополимерный принтер, работающий по технологии LCDВ Московском Политехе разработали первый отечеств...

Устройство можно использовать в стоматоло...

Промышленные роботы приходят в НовосибирскПромышленные роботы приходят в Новосибирск

16 ноября на базе Новосибирского государс...

Разработан «симулятор пальца» для оценки безопасности роботовРазработан «симулятор пальца» для оценки безопасн...

Корпорации разработали технологию оценки безоп...

Разработана целая технология для выявления горьких орешковРазработана целая технология для выявления горьки...

Наверняка каждому хоть раз попадалась мин...

Ученые открыли такие свойства спирта, о которых никто и подумать не могУченые открыли такие свойства спирта, о которых н...

Ученые Сколтеха вместе с коллегами из&nbs...

Химики предложили новый способ нанесения электропроводящего полимера для тонкого контроля качества покрытияХимики предложили новый способ нанесения электроп...

Ученые РХТУ им. Д.И. Менделеева вместе с ...

Прорыв с коллоидными "шахматами" поможет в медицинеПрорыв с коллоидными "шахматами" поможет в медици...

Коллоидные частицы становятся все более з...

Прочнее стали. Этот несгибаемый углепластикПрочнее стали. Этот несгибаемый углепластик

В современном мире в машиностроении, авиа...

Ученые создали человека-паука, бросившего вызов гравитацииУченые создали человека-паука, бросившего вызов г...

Специальные вакуумные присоски уже позвол

Разработан лазер с самой короткой длиной волныРазработан лазер с самой короткой длиной волны

Ученые из Нагойского университета совмест...

Кажется, искусственный интеллект вот-вот получит новый импульсКажется, искусственный интеллект вот-вот получит ...

Ученые из Оксфордского университета вмест...

Новый сплав на основе вольфрама противостоит радиации без поврежденийНовый сплав на основе вольфрама противостоит ради...

Больше всего новинка востребована в среде...

Открыты свойства идеального катализатораОткрыты свойства идеального катализатора

Эффективные и недорогие химические процес...

Особое строение атома серы позволило открыть его новые свойстваОсобое строение атома серы позволило открыть его ...

Исследование позволит использовать его эл...

Роботы наступают на ритейлРоботы наступают на ритейл

Ритейлер Walmart объявил о планах оснасти...

Эксперимент NOvA представил убедительные доказательства осцилляций антинейтриноЭксперимент NOvA представил убедительные доказате...

Уже более трех лет в эксперименте NO...

Китай снова всех удивил, подарив миру особую электроникуКитай снова всех удивил, подарив миру особую элек...

Китайские учёные разработали умное покрытие, к...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston HyperX 3K 240GB (SH103S3/240G)8290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Ученые разгадали тайну снежинкиУченые разгадали тайну снежинки

Новости компаний, релизы

Об изысканиях Института ядерных исследований РАН в области флеш-терапииОб изысканиях Института ядерных исследований РАН в обл
Нюансы ремонта автомобиля по полису обязательного страхования ОСАГОНюансы ремонта автомобиля по полису обязательного стра
Перчатки с подогревом, приложение для поиска переводчиков и другие разработкиПерчатки с подогревом, приложение для поиска переводчи
Химики СПбГУ научились управлять люминесценцией кристалловХимики СПбГУ научились управлять люминесценцией криста
Сделать УЗИ и узнать, что действительно грозитСделать УЗИ и узнать, что действительно грозит