Меню

В России создали углеродное волокно с защитой от высоких температур

21.10.2026
В России создали углеродное волокно с защитой от высоких температур

Российские ученые разработали композит на основе углеродного волокна с нанопокрытием из карбида вольфрама. По словам разработчиков, материал сохраняет стабильность при температурах до 700–800 °C, тогда как обычное волокно в сопоставимых условиях начинает разрушаться уже при 350 °C. Разбирались в новой технологии вместе с научным сотрудником лаборатории высокотемпературной химии и электрохимии Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Владимиром Долматовым. 

Нанопокрытие из кабрида вольфрама
Исследователи Кольского научного центра РАН предложили наносить на углеродные волокна тонкий слой карбида вольфрама. Источник: Кольский научный центр РАН

Исследователи Кольского научного центра РАН разработали способ нанесения нанопокрытий из карбида вольфрама на углеродные волокна. Технология позволяет не только повысить термостойкость материала, но и регулировать жесткость его поверхности, изменяя условия синтеза. Результаты исследования опубликованы в журнале Russian Chemical Bulletin. Об этом редакции Наука Mail сообщила пресс-служба Минобрнауки России.

Углеродное волокно широко применяется благодаря сочетанию небольшой массы и высокой прочности. Однако его свойства зависят от условий эксплуатации, в том числе температуры и окружающей среды. Для расширения возможностей материала ученые предложили покрывать отдельные нити тонким слоем карбида вольфрама — соединения, известного высокой твердостью и каталитической активностью.

"Практическое преимущество композита заключается в существенно высокой термостойкости: углеродное волокно с покрытиями из карбидов тугоплавких металлов сохраняет стабильность при температурах до 700–800 °C, в то время как обычное углеродное волокно начинает разрушаться уже при 350 °C." - Владимир Долматов, научный сотрудник лаборатории высокотемпературной химии и электрохимии Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, кандидат химических наук.

Как ученые научились управлять свойствами покрытия

Для получения композита исследователи использовали электрохимический синтез в расплаве солей при температуре от 750 до 900 °C. В зависимости от режима обработки на поверхности углеродных волокон формировались разные фазы карбида вольфрама. 

Углеродное волокно, композит, новые материалы
Ученый Кольского центра объяснил, как меняются свойства материала при разных режимах синтеза и какие направления применения рассматривают разработчики. Источник: Unsplash

В одних условиях преобладал более жесткий монокарбид вольфрама WC, образующий равномерное покрытие толщиной в десятки нанометров. В других увеличивалась доля фазы W₂C, что позволяло изменять механические характеристики материала. По данным исследователей, модуль упругости покрытия можно регулировать в диапазоне от 672 до 524 ГПа. Этот показатель характеризует сопротивление материала упругой деформации.

«За счет варьирования параметров синтеза — температуры и времени выдержки в расплаве — удается контролировать содержание кристаллической фазы W₂C. Ее количество напрямую влияет на свойства материала: при увеличении доли этой фазы композит становится менее жестким», — пояснил Долматов.

При этом, по словам ученого, углеродное волокно после высокотемпературной обработки сохраняет достаточную прочность. Покрытие также выдерживало повторные нагрузки индентора при испытаниях. Однако специализированные исследования на истирание и ударную вязкость пока не проводились.

Где может применяться разработка

Одним из наиболее перспективных направлений ученые считают создание катализаторов и электрокаталитических систем.

«Уже получены подтвержденные результаты по использованию композитов в качестве электрокатализаторов: достоверно установлена их активность в реакции разложения пероксида водорода», — сообщил Долматов.

В перспективе материал также рассматривается для применения в химических сенсорах и износостойких деталях. Однако эти направления пока находятся на стадии изучения.

Для перехода от лабораторных экспериментов к практическому производству потребуются полупромышленные испытания и взаимодействие с потенциальными заказчиками. По словам разработчика, именно недостаточная связь научного коллектива с индустриальными партнерами остается одним из главных препятствий. Оценить стоимость будущего производства пока невозможно: она станет понятнее после масштабирования технологии и определения необходимых технологических параметров.

Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки России в рамках деятельности Инжинирингового центра технологий добычи и комплексной экологически сбалансированной переработки твердых полезных ископаемых Российской Арктики.

Информация взята с: НАУКА Mail

Возврат к списку

Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!