Сибирские ученые разрабатывают композит-проводник из угольной золы
Новосибирск. 14 мая. ИНТЕРФАКС - Ученые из Института химической кинетики и горения им.В.В.Воеводского СО РАН (Новосибирск) и Института теплофизики им.С.С.Кутателадзе СО РАН (Новосибирск) разрабатывают "умный композит" на основе входящих в состав угольной золы ценосфер (керамических частиц, заполненных оксидами углерода и азота), сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
Исследователи нанесли на ценосферы, являющиеся диэлектриком и имеющие диаметр около 100 микрон, медное покрытие с помощью метода магнетронного распыления (разновидности физического осаждения в газовом разряде).
В экспериментах использовались напыления различной толщины - 10 нм и 150 нм.
Сферы, покрытые медью, смешали с трансформаторным маслом так, чтобы оно заполняло только промежутки между ними. Получившийся композит сначала сжимали гидравлическим прессом, из-за чего излишек масла стал удаляться, а ценосферы выстроились в проводящую цепочку.
При этом сопротивление уменьшалось, а проводимость увеличивалась.
При небольшом сжатии излишек масла начинает вытекать, и в этом процессе таблетка образца становится проводящей.
Уточняется, что в случае с покрытием в 150 нм необходимости в дополнительном прессовании нет, что открывает возможности для управления свойствами композита, зависящими от толщины покрытия.
При изменении давления можно варьировать толщину этого слоя, что делает композит умным, - он способен распознавать порог давления, при котором ему следует переключить свои проводящие свойства.
Дальше ученые вместо давления прессом поместили композит в газовую ячейку и создали избыточное давление таким образом, что газ (аргон) через масло передавал давление на сферы равномерно.
"При давлении в 40 атмосфер сопротивление становилось на шесть порядков меньше (в миллионы раз - ИФ), то есть резко увеличивалась проводимость", - говорится в сообщении.
Утоняется, что исследователи пока не могут точно объяснить механизм переключения электропроводности, поэтому сейчас они разрабатывают новую установку для более детального изучения этого явления.
Наиболее вероятная гипотеза заключается в том, что при увеличении внешнего давления аргона возрастает и количество газа, растворенного в масле. В результате сферы частично поднимаются на поверхность и формируют проводящие цепочки, что может влиять на электрические свойства системы.
Умный композит можно применять в строительстве в качестве сенсора. Для этого капсулу с материалом помещают внутрь, например, опоры моста, где она будет находиться под постоянным воздействием внешнего давления. Как только давление достигает предельного значения, происходит переключение проводимости и датчик срабатывает, передавая информацию о возможной проблеме, такой как угроза обрушения.
В дальнейшем ученые намерены объединить два метода сжатие с помощью пресса и сжатие газом, чтобы устранить неравномерность и достичь более точных результатов.
|
Горячие темы: |