Smanjeni nanokristalni materijali za kisik pokazuju poboljšanu učinkovitost

PJ Masks-Smanjeni Catboy na Hrvatskom (Lipanj 2019).

Anonim

Istraživači sa Sveučilišta u Connecticutu otkrili su da smanjenje kisika u nekim nanokristalnim materijalima može poboljšati njihovu čvrstoću i izdržljivost na povišenim temperaturama, što je obećavajući napredak koji bi mogao dovesti do boljeg biosenzora, bržih mlaznih motora i poluvodiča veće sposobnosti.

"Stabiliziranje nanokristala na povišenim temperaturama zajednički je izazov", kaže Peiman Shahbeigi-Roodposhti, postdoktorski istraživač s UConnovim Institutom za znanost o materijalima i glavnim autorom studije. "U nekim legurama otkrili smo da visoka razina kisika može dovesti do značajnog smanjenja njihove učinkovitosti."

Pomoću posebnog procesa mljevenja u zatvorenom pretincu za rukavice napunjen plinovima argona, znanstvenici UConne koji rade u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta State of North Carolina uspjeli su sintetizirati nano-veličine kristala željezno-krom i željezo-krom-hafnium s razinama kisika kao niska kao 0, 01 posto. Ove prašine s legurama bez kisika bile su mnogo stabilnije od njihovih komercijalnih kolega s većim sadržajem kisika pri povišenim temperaturama i pod visokim stupnjem stresa.

"U ovom istraživanju, po prvi puta, razvijeni su optimalni nanomaterijali bez kisika", kaže Sina Shahbazmohamadi, docent biomedicinskog inženjerstva u UConnu i koautor na papiru. "Različite tehnike karakterizacije, uključujući napredne aberacije ispravljene prijenosne elektronske mikroskopije, otkrile su značajno poboljšanje stabilnosti veličine zrna pri povišenim temperaturama."

Stabilnost veličine zrna važna je za znanstvenike koji žele razviti sljedeću generaciju naprednih materijala. Poput fina veza u zamršenoj mreži, žitarice su male krute tvari iz kojih nastaju metali. Istraživanja su pokazala da su manja zrna bolja kada je u pitanju stvaranje jačih i teže metala koji su manje skloni pucanju, bolje dirigentima električne energije i izdržljiviji pri visokim temperaturama i pod izuzetnim stresom. Nedavni napredak u tehnologiji omogućio je znanstvenicima da razvijaju žitarice u mjerilu od samo 10 nanometara, što je deseci tisuća puta manje od debljine listova papira ili širine ljudske kose. Takve nanokristale mogu se vidjeti samo pod izuzetno snažnim mikroskopima.

Ali proces nije savršen. Kada se neki nanograini kreiraju u rasutom stanju za aplikacije kao što su poluvodiči, stabilnost njihove veličine može varirati pod višim temperaturama i stresom. Tijekom istrage ove nestabilnosti Shahbeigi-Roodposhti i istraživački tim UConn saznaje ulogu koju kisik igra u slabljenju stabilnosti nanokristala na visokim temperaturama.

"To je samo prvi korak, ali ova linija istraživanja mogla bi u konačnici dovesti do razvoja bržih mlaznih motora, više kapaciteta u poluvodičima i veće osjetljivosti u biosenzorima", kaže Shahbeigi-Roodposhti.

Premještanje naprijed, istraživači UConn namjeravaju testirati svoju teoriju na drugim legurama kako bi vidjeli ima li prisutnost ili odsutnost kisika koji utječu na njihovu učinkovitost na povišenim temperaturama.

Studija "Učinak sadržaja kisika na toplinsku stabilnost veličine zrna za nanokristalne Fe10Cr i Fe14Cr4Hf slitine praha", koji je podržan od strane američkog Ministarstva energetike, trenutno se pojavljuje na mreži u Journal of Alloys and Compounds.

menu
menu