Ученые Пермского Политеха разработали уникальную для России двухстадийную технологию изготовления керамики, которая позволяет управлять ее прочностью и пористостью. Разработка может использоваться при производстве литейных форм для авиационной и космической техники, а также компонентов электроники и датчиков. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
Сегодня керамика широко применяется в машиностроении, авиации, энергетике и электронике благодаря способности выдерживать высокие температуры и агрессивные среды. Из нее изготавливают детали реактивных двигателей, теплозащитные покрытия, газовые датчики и литейные формы для сложных металлических изделий.
Однако существующие методы изготовления керамики имеют серьезный недостаток: они не позволяют точно регулировать свойства материала. В традиционной технологии керамический порошок смешивают со связующим, сушат и обжигают за один этап, из-за чего свойства изделий могут сильно различаться даже при одинаковом составе.
Исследователи ПНИПУ предложили двухстадийный подход. На первом этапе формируется заготовка из керамического порошка и первичного связующего. После обжига связующее выгорает, а затем изделие дополнительно пропитывают специальными составами, которые заполняют поры и формируют каркас с нужной прочностью.
По словам кандидата химических наук, доцента кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Николая Углева, это позволяет создавать керамику с различными свойствами — например, более прочную снаружи и пористую внутри.
Ученые также подобрали оптимальные материалы для технологии. Лучшие результаты показало первичное связующее на основе фенолформальдегидной смолы и этилового спирта. В качестве вторичного связующего использовали коллоидные растворы оксидов кремния и алюминия, которые благодаря маленькому размеру частиц легко проникают в поры.
Технологию протестировали и при литье титановых сплавов, широко используемых в авиации и ракетостроении. Обычно при заливке титана внутри формы образуется дефектный альфа-слой, который приходится удалять дополнительной обработкой.
Новая технология позволила снизить глубину такого слоя на 61%, а в некоторых случаях полностью предотвратить его образование.
Кроме литейного производства, разработку проверили и на газовых датчиках для обнаружения метана. После нанесения дополнительного слоя чувствительность сенсоров выросла более чем втрое — амплитуда сигнала увеличилась с 10 до 35 милливольт.
По словам аспиранта ПНИПУ Вячеслава Пунькаева, добиться этого удалось только за счет изменения структуры керамического элемента — без усложнения электроники.
Авторы работы считают, что технология позволит создавать керамические изделия с заранее заданными свойствами для авиации, электроники, приборостроения и других отраслей промышленности.
Ранее в России научились «фотографировать» звук, чтобы тестировать материалы для связи 6G.