مواد با تکنولوژی بالا در نمک

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۱/۲۷

روش جدیدی که توسط دانشمندان Forschungszentrum Jülich تهیه شده است،  آنها گزارش می دهند که یک پوسته نمک مواد اولیه را از اکسیداسیون در دمای تولید بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد محافظت می کند و سپس می تواند به سادگی با آب شسته شود. این روش که اخیرا در مجله Nature Materials منتشر شد، می تواند به سایر مواد با کارایی بالا نیز اعمال شود. فاز MAX ویژگی های مثبت سرامیک و فلزات را به هم پیوند می دهد. آنها مقاوم در برابر حرارت و سبک وزن مانند سرامیک هستند، با این حال شکننده تر هستند و می توانند به شکل پلاستیک مانند فلزات تغییر شکل داده شوند. علاوه بر این، آنها مواد اولیه MXenes هستند، که عمدتا کشف نشده از ترکیبات مشابه گرافن هستند و ویژگی های الکترونیکی فوق العاده ای دارند. “در گذشته، روش مناسب برای تولید فازهای MAX به شکل پودر وجود نداشت که برای پردازش صنعتی بیشتر مفید خواهد بود. به همین دلیل مرحله های MAX تا کنون هیچ نقش عملی ای در برنامه های کاربردی صنعتی ایفا نکرده اند.”

فاز MAX در دمای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد تولید می شود. در چنین درجه حرارت بالا، مواد معمولا با اکسیژن اتمسفری واکنش داده و اکسید می شوند، به همین دلیل معمولا در خلاء یا در جو محافظ آرگون تولید می شوند. روش Jülich با مقایسه بسیار ساده است: محققان مواد اولیه را با نمک، پتاسیم برومید بسته بندی می کنند که در طول فرآیند تولید، ذوب می شود. فضای خلاء یا آرگون برای حفاظت اضافی دیگر مورد نیاز نیست.

آپورو داش، نویسنده اصلی مطالعه منتشر شده در مواد طبی و محقق دکترای Forschungszentrum Jülich، توضیح می دهد که یک حمام از نمک مذاب در نتیجه مواد را محافظت می کند و از تماس آن با اکسیژن جو جلوگیری می کند.

در همان زمان، نمک به عنوان عامل جداسازی عمل می کند. اجزای دیگر با هم به یک جامد جامد متصل نمی شوند و تولید مستقیم پودرهای ریز را امکان پذیر می سازد. این مهم است، زیرا فرایند فرزکاری طولانی و انرژی فشرده اضافی را اجتناب می کند. به عنوان یک اثر جانبی مثبت، حمام نمک همچنین دمای سنتز مورد نیاز برای تشکیل ترکیب مورد نظر را کاهش می دهد که علاوه بر کاهش هزینه های انرژی و تولید نیز خواهد بود. روش های استفاده از نمک مذاب برای تولید پودر سرامیک غیر اکسید برای مدت زمان طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، آنها به جای هوای جوی به جو محافظ آرگون نیاز دارند که هم پیچیدگی و هم هزینه های تولید را افزایش می دهد. “پتاسیم برومید، نمک که استفاده می کنیم، مخصوص است، زیرا زمانی که تحت فشار قرار می گیرد، در دمای اتاق کاملا غیر قابل نفوذ می شود.” ما اکنون ثابت کرده ایم که مواد خام را به اندازه کافی در یک پلت نمکی جا به جا می کنیم تا از تماس با اکسیژن حتی جلوگیری شود قبل از اینکه نقطه ذوب نمک در دماي ۷۳۵ درجه سانتیگراد رسیده باشد. بنابراین فضای حفاظتی دیگر لازم نیست، ”

همانطور که با بسیاری از اکتشافات علمی، کمی شانس در توسعه کوره های خلاء متداول، کم است زیرا آنها بسیار گران هستند و تلاش زیادی برای تمیز کردن می کنند. بنابراین برای تولید پودر خود، محقق دکترای Jülich به تست یک کوره طبیعی طبیعی با موفقیت دست یافت. روش جدید به این مواد محدود نمی شود. محققان در حال حاضر بسیاری از مراحل MAX و دیگر مواد با کارایی بالا مانند آلیاژهای تیتانیوم برای بیو مصنوعی و مهندسی هواپیما تولید کرده اند. در ادامه، دانشمندان در حال برنامه ریزی برای بررسی فرایندهای صنعتی هستند که می توانند این پودر ها را بیشتر پردازش کنند. فازهای MAX به عنوان مواد امیدوار کننده برای آینده، به عنوان مثال، در صنایع برق، هوا فضا و ایمپلنت های پزشکی مورد بررسی قرار می گیرند. روش جدیدی که توسط دانشمندان Forschungszentrum Jülich تهیه شده است اکنون امکان تولید این کلاس مواد در مقیاس صنعتی را برای اولین بار فراهم می کند. آنها گزارش می دهند که یک پوسته نمک مواد اولیه را از اکسیداسیون در دمای تولید بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد محافظت می کند و سپس می تواند به سادگی با آب شسته شود. این روش که اخیرا در مجله Nature Materials منتشر شد، می تواند به سایر مواد با کارایی بالا نیز اعمال شود.