نانوالیاف سرامیکی دمابالا ساخته شد/ کاربرد در صنایع هوافضا

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، «زیرکونیوم دی بورید» نوعی سرامیک فوق دمای بالا با نقطه‌ ذوب بیش از ۳۲۰۰ درجه‌ سانتی گراد است. این سرامیک از ویژگی‌های بی‌نظیری همچون سختی و هدایت الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی و سایش بسیار عالی برخوردار است.

دکتر روح الله مهدی نواز اقدم، یکی از محققان این طرح عنوان کرد: امروزه نیاز به این دسته از مواد که علاوه بر قابلیت کارکرد در اتمسفرهای اکسیدی و خورنده، توانایی تحمل دماهای بالاتر از دو هزار درجه سانتی‌گراد را به مدت زمان طولانی داشته باشند، در سیستم‌های سپر حرارتی، ابزار برش و توربین‌ها، بوته‌های ذوب و نگهداری فلزات مذاب به شدت احساس می‌شود.

وی افزود: این مواد در صنایع هوافضا جهت ساخت عایق‌های حرارتی، بدنه‌های مورد استفاده در شرایط مافوق صوت و ناپایدار و ساخت اجزای الکتریکی - الکترونیکی کاربرد دارند.

وی اظهار داشت: از آنجایی که نانو الیاف نسبت به نانوذرات دارای برتری‌هایی همچون مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی شدید، ظرفیت تحمل بار دینامیکی بیشتر و چقرمگی شکست بالاتر هستند، بر آن شدیم تا «زیرکونیوم دی بورید» را به عنوان یک سرامیک دما بالا با ساختار نانو الیاف سنتز کنیم.

مهدی نواز اقدم گفت: اگر چه روش‌های مختلفی برای سنتز زیرکونیوم دی بورید مانند واکنش حالت جامد، الکتروشیمیایی و روش‌ها مکانیکی استفاده می‌شود، اما موانعی همچون درجه حرارت بالای سنتز، زمان تولید طولانی، خلوص پایین، اندازه دانه‌ نسبتا بزرگ در مسیر تولید آن‌ها وجود دارد.

به گفته‌ وی، برای غلبه بر این مشکلات، در این پژوهش نانو الیاف زیرکونیوم دی بورید( ZrB۲ ) با استفاده از تهیه‌ یک ژل حاوی مواد اولیه در ابعاد مولکولی و سپس الکتروریسی سل تهیه شده و احیای کربوترمال سنتز شده است.

وی با بیان اینکه جهت سنتز نانو الیاف فوق از مواد اولیه‌ ارزان قیمت و دوستدار محیط زیست استفاده شده است، ادامه داد: لذا استفاده از پیش ماده‌های ارزان قیمت بدون نیاز به آماده‌سازی اولیه و نیز کاهش دمای عملیات حرارتی منجر به کاهش هزینه و کاهش آلودگی در سنتز این ماده شده است.

بر اساس اعلام ستاد نانو، محصول نهایی، نانوالیاف غیر اکسیدی فوق دما بالا، با خلوص بالا و درجه‌ کریستالی عالی است که میانگین قطر آن‌ها بین ۷۰ تا ۲۹۷ نانومتر گزارش شده است. مشخصات نانو الیاف الکتروریسی شده در هر مرحله با انجام آزمون‌های SEM، XRD، EDX و TG/DSC تعیین شده است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر روح الله مهدی نواز اقدم- پژوهشگر و مدیر بخش نانو فناوری پژوهشکده‌ سامانه‌های حمل و نقل فضایی- و همکارانش است. نتایج این کار در مجله‌ Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۵، سال ۲۰۱۵، صفحات ۶۹۰۵ تا ۶۹۱۱) منتشر شده است.