Как сообщается, полученные полимерные композиты выдерживают температуры до 400 °C, а их применение открывает новые возможности для создания элементов для обогревательных приборов, микроэлектроники и пр. Полученные результаты представлены в высокорейтинговом журнале Journal of Alloys and Compounds.
«К актуальным направлениям науки относится создание новых материалов с улучшенными электрическими и термическими свойствами, в т.ч. электропроводящих композитов, способных выдерживать высокие температуры. Полученный нами карбосилицид титана на основе так называемых MAX-фаз сочетает в себе лучшие свойства керамики и металлов благодаря слоистой структуре, похожей на структуру графита»
комментирует старший научный сотрудник лаборатории макрокинетики гетерогенных систем ТНЦ СО РАН кандидат технических наук Ольга Александровна Шкода.
Как пояснила научный сотрудник лаборатории функциональных керамических материалов ТНЦ СО РАН кандидат технических наук Ольга Клавдиевна Лепакова, новый материал синтезируется в два этапа.
«На первом этапе смешивались три вида чистых элементных порошков – титана, кремния и углерода. Далее мы провели реакцию, используя вместо инертного аргона в реакторе азот, который образует дополнительные нитридные фазы и входит в кристаллическую решетку материала, тем самым улучшая его свойства. В результате реакции при температуре более 2 100 °C получился карбид титана и карбосилицид титана (в соотношении 15 и 85 % соответственно). Именно этот порошок добавляется к обычной трехкомпонентной смеси порошков, и уже этот состав синтезируется в реакторе»
рассказала Ольга Лепакова.
«Мы варьировали соотношение порошка, полученного в результате первого синтеза, и исходного состава. Оптимальным оказалось, когда на второй стадии процесса он на 40-60 % разбавлялся продуктом, синтезированным на первом этапе производственного цикла. Именно такой карбосилицид титана отличают самые высокие электрические и термические свойства, в том числе удельное поверхностное сопротивление 50-100 Ом и рабочая температура до 400 °C»
отметил научный сотрудник лаборатории технологического горения ТНЦ СО РАН кандидат технических наук Александр Михайлович Шульпеков.
Электропроводящие полимерные композиты на основе карбосилицида титана имеют очень широкий спектр применения. Они востребованы при разработке различных нагревательных приборов и микроэлектронных устройств, нагревающихся до высоких температур. Синтезированные в ТНЦ СО РАН композиты могут найти применение в суперконденсаторах, литий-полимерных аккумуляторах, газовых и биологических датчиках, экранах для защиты от электромагнитных помех и электростатических разрядов, потенциально заменяя металлы и обычные проводящие материалы в различных областях применения.
Исследовательская группа планирует изучить влияние различных добавок в составе исходной смеси на свойства синтезированного материала и предложить оптимальные составы для различных применений.
