Los científicos de TSU han propuesto un nuevo método para producir cerámicas compuestas "resbaladizas" AlMgB14 (aluminio-magnesio-boro). La dureza de los composites obtenidos es un 40 por ciento mayor que en las muestras sin aditivos, y el coeficiente de fricción es casi dos veces menor que el del acero pulido lubricado. Los refrigeradores, acondicionadores de aire y otros equipos con componentes hechos de cerámica "resbaladiza" harán menos ruido y durarán más, ya que la fricción de las piezas disminuirá y el consumo de energía se reducirá varias veces. El nuevo material se puede aplicar en muchas industrias. Incluso en ingeniería mecánica y construcción aeronáutica.
El iniciador del proyecto para el desarrollo de un análogo doméstico de cerámica "resbaladiza" es el jefe del laboratorio de nanotecnologías de metalurgia en TSU Ilya Zhukov. Esta es la segunda vez que el proyecto cuenta con el apoyo de una subvención de la Russian Science Foundation en el marco del programa de proyectos de investigación del presidente.
En la primera etapa, el equipo de científicos recibió muestras de materiales que eran comparables en propiedades con análogos extraños - alta dureza - 32 GPa y bajo coeficiente de fricción - menos de 0.07. Al mismo tiempo, las muestras obtenidas contenían el 97 por ciento del compuesto AlMgB14 y 3 por ciento de impurezas. Sobre esta base, los científicos han desarrollado un material compuesto (se añadió diboruro de titanio al AlMgB14 "puro") y la dureza aumentó en un 40 por ciento.
“Hemos propuesto un nuevo método para producir materiales compuestos basados en AlMgB14: los polvos se crean mediante síntesis autopropagable a alta temperatura, y luego, mediante sinterización por plasma de chispa, obtenemos una muestra de cerámica“resbaladiza””, dijo Ilya Zhukov. - Gracias al nuevo método, la dureza del material ha aumentado significativamente, hasta 46 GPa, esta cifra es más alta que la de los compuestos análogos extraños y es más de la mitad de la dureza del diamante. Además, el coeficiente de fricción se mantuvo bajo, casi dos veces más bajo que el del acero pulido lubricado”.
Además, el uso del método de sinterización por plasma de chispa hizo posible reducir la porosidad de la cerámica "resbaladiza": los científicos obtuvieron valores prácticamente cero. Los experimentos se llevaron a cabo en el Instituto de Física y Tecnología de Nizhny Novgorod, co-ejecutor del proyecto RSF. “El problema con todas las cerámicas es que es muy difícil obtener un material de alta densidad y la porosidad afecta directamente las propiedades físicas y mecánicas”, dijo Ilya Zhukov.
Antes de eso, nadie había sintetizado AlMgB14 en Rusia. Este material tiene una propiedad única: es autolubricante, por lo que tiene un coeficiente de fricción anormalmente bajo. Las piezas fabricadas con este compuesto garantizan un funcionamiento silencioso de los dispositivos, el consumo de energía se puede reducir varias veces y, al mismo tiempo, aumentará la resistencia al desgaste. El nuevo material se puede utilizar en muchas industrias: ingeniería mecánica, construcción de aviones y electrodomésticos.
Los resultados del trabajo de los científicos se publicaron en las revistas internacionales Materials today communication (un artículo sobre el uso de polvos no estándar que los científicos de TSU hacen ellos mismos y Ceramics International (un artículo sobre el uso de una reacción exotérmica para obtener AlMgB14. Además, los científicos de materiales presentaron sus resultados en la conferencia internacional anual en los EE. UU. La Sociedad de Minerales, Metales y Materiales 2020, representantes de la Asociación Brasileña de Metalurgia, Ciencia de Materiales y Minería se interesaron por su trabajo.
El siguiente paso es hacer una gran serie de muestras para verificar el coeficiente de expansión térmica; es importante conocerlo para usar el material como recubrimiento en acero, titanio, etc. Además, los científicos analizarán la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y el comportamiento mecánico del material.
Los co-ejecutores de la subvención RSF son el Instituto de Física y Tecnología de Nizhny Novgorod y representantes del Instituto de Tecnología del Estado de San Petersburgo. En 2020, TSU se convirtió en la primera universidad de Rusia en metalurgia según el centro analítico "Expert", y también ocupó una posición de liderazgo (tercer lugar) en el Ranking Global de Asignaturas Académicas 2020 del Shanghai Ranking) en áreas temáticas.