Учёные НИТУ «МИСиС» разработали экономичный способ получения наночастиц гексагонального нитрида бора, которая в перспективе может позволить производить модификатор-упрочнитель композиционных материалов в промышленных масштабах. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Material Science & Engineering A.
Уникальные свойства наночастиц гексагонального нитрида бора известны материаловедам довольно давно, сферы потенциального применения этих наноматериалов варьируются от адресной доставки лекарств до упрочнения металлов. Добавление наночастиц гексагонального нитрида бора позволяет улучшить прочность композитов на основе «авиационного» алюминия в 3 и более раз. Однако процесс получения наночастиц нитрида бора — дело весьма непростое и дорогостоящее.
Учёные научно-исследовательской лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» разработали технологию получения наночастиц путем контролируемого расслоения и измельчения микропорошка гексагонального нитрида бора в шаровой мельнице. В результате высокоэнергетической обработки микрочастиц в различных средах, исследователям удалось снизить размеры частиц более чем в 100 раз и получить нанолисты размером 50-100 нм.
С применением полученных наночастиц учёные синтезировали первые композиционные металлокерамические материалы на основе алюминия, которые уже показали существенное упрочнение. По скромным подсчётам, затраты на получение подобных наноструктур с применением новой технологии могут быть снижены более чем в 20 раз, по сравнению с использованием традиционных методик высокотемпературного синтеза.
— Результаты работы показали высокую эффективность расслоения и измельчения микропорошка гексагонального нитрида бора в шаровой мельнице, разработанная методика позволяет обеспечить высокий выход наночастиц средним размером 50-100 нм, — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Андрей Ковальский.
Гексагональный нитрид бора — типичный слоистый материал, структурный близнец графена. Микрочастицы гексагонального нитрида бора представляют из себя «пакеты» листов. Для получения наночастиц эти «пакеты» необходимо расслоить и измельчить. При механическом, или ультразвуковом измельчении в итоговом продукте всегда обнаруживаются примеси материалов, из которых изготовлен инструмент. В предложенной технологии, благодаря сочетанию условий среды (аргон, изопропанол, полиэтиленгликоль) и оптимизации параметров обработки, исследователям удалось значительно снизить количество примесей, что в сочетании с дешевизной нового метода позволит в ближайшем времени масштабировать его в промышленных масштабах.