Российские исследователи из Сколтеха и Томского политехнического университета разработали более экономичный метод синтеза пентаборида вольфрама. Этот сверхтвердый материал используется во многих отраслях промышленности. Работа опубликована в журнале Inorganic Chemistry.
Бориды вольфрама обладают рядом интересных механических свойств. Они прочные, устойчивые к воздействию температур, обладают низкой теплопроводностью и высокой износостойкостью. Эти соединения можно использовать в различных областях промышленности: в бурении, в получении углекислого газа из промышленных выбросов или водорода из природного газа. При этом методы синтеза боридов вольфрама, которые используются сейчас, довольно дорогостоящи и трудны. Они требуют применения инертного газа, вакуума или высокого давления.
Российские исследователи предложили новый способ синтеза боридов вольфрама с помощью электрической дуги и плазменного реактора. Экспериментальная установка состояла из графитового анода в виде стержня и графитового катода в виде тигля. В последний загружали уплотненную смесь вольфрама и бора. Между электродами поджигали электродуговой разряд, при этом не создавалась инертная атмосфера и не применялся вакуум. Благодаря этому повышалась температура, а из-за окисления кислородом воздуха графитового катода в нем образовывалась независимая газовая среда. В результате образовалось две фазы разных боридов вольфрама.
Ученые оптимизировали свой метод, регулируя различные параметры синтеза. Это позволило добиться достаточно высокого выхода высшего борида вольфрама — пентаборида — до 61,5% по объему.
«Предсказанные коллегами из Сколтеха кристаллические фазы боридов вольфрама были успешно синтезированы оригинальным безвакуумным электродуговым методом на разработанном в Томском политехническом университете плазменном реакторе. Его главными особенностями являются простота конструкции и используемой методики, отсутствие необходимости использования высокотехнологичных дорогостоящих узлов и деталей. По нашим оценкам, эта методика экономит до 90% электрической энергии при работе в сравнении с прямыми аналогами, по крайней мере на уровне лабораторных объемов синтеза», — прокомментировал Александр Пак, научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0» ТПУ.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
