Над улучшением свойств композиционной циркониевой керамики и импортозамещением материала работают ученые Державинского университета.
Ученые из Державинского университета работают над улучшением свойств композиционной циркониевой керамики и импортозамещением этого материала в ряде изделий, в том числе медицинского назначения. Исследователи доказали, что добавление диоксида кремния обеспечивает керамике пластичность при комнатной температуре. Более того, после деформации свойства материала можно восстановить с помощью термической обработки.
Циркониевая керамика и композиты на ее основе обладают уникальным сочетанием превосходных механических свойств с термической, химической и радиационной стойкостью, а также биоинертностью. Благодаря этим свойствам материал имеет широчайшую область практических приложений — от жаропрочных тиглей до твердотельных топливных элементов и от имплантатов до бронеэлементов.
«Традиционная циркониевая керамика и большинство ее композитов по своей природе хрупки, что накладывает соответствующие ограничения на их применение, – поясняет руководитель научной группы, доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики Державинского Александр Дмитриевский. – Наше решение заключается в управлении соотношением «состав-структура-свойства». Важно, что введение в керамику специальных добавок, в частности SiO₂ в строго ограниченных концентрациях, не только обеспечивает проявление пластичности при комнатной температуре, но и повышает ее прочность».
Разработка и создание новых материалов с уникальными физико-механическими свойствами, способствующими увеличению ресурса и устойчивости к внешним нагрузкам изделий из них, — наиболее актуальная проблема современного материаловедения. Ученые Державинского решают ее путем комбинирования материалов и создания композиционных структур, проявляющих наиболее значимые качества компонентов. На эту работу научная группа получила Державинский грант для поддержки научных коллективов.
В исследовании участвуют и молодые ученые. В их числе инженер Центра коллективного пользования научным оборудованием ТГУ имени Г.Р. Державина (ЦКП), участник университетской программы кадрового резерва «Будущие преподаватели и исследователи» Петр Овчинников. Сейчас ученый под руководством Александра Дмитриевского пишет диссертацию, посвященную созданию композиционной циркониевой керамики, которая по совокупности механических свойств будет превосходить аналоги.
«Мы уже подтвердили, что путем отжига можно частично восстановить пластически деформированный образец из кремнийсодержащей циркониевой керамики, т.е. вернуть ему исходные размеры, фазовый состав и структуру, – говорит инженер Центра коллективного пользования научным оборудованием ТГУ Петр Овчинников. – Сейчас ищем оптимальный режим отжига, который позволит полностью или в большей степени восстановить керамику».
В целом работа ученых Державинского направлена на решение проблемы хрупкости керамик и повышения их прочности. В будущем такие керамики могут применяться в изделиях, подверженных высоким механическим и термическим нагрузкам.
Журналист
