Исследователи НИУ «БелГУ» на пути к новым нанокомпозитам

Исследователи НИУ «БелГУ» в кооперации с московскими учёными разработали способ повышения износостойкости и электропроводности конструкционных материалов для авиа-, судо- и машиностроения. Об этом ПластЭксперту сообщила в университете.

Учёные предложили использовать в составе композита графен – самый прочный, лёгкий и электропроводящий вариант углеродного соединения. Проведенные группой физиков при поддержке Российского научного фонда исследования показали, что введение графена в спечённую крупнокристаллическую керамику, в частности в оксид алюминия, способствует снижению удельного сопротивления при низких температурах и частотах и повышению электронной проводимости композита.

Как прокомментировала научный сотрудник Центра коллективного пользования научным оборудованием «Технологии и материалы НИУ БелГУ» Ирина Суджанская, оксид алюминия, благодаря своим свойствам – высокой температуре плавления, твёрдости, прочности на сжатие, коррозийной стойкости и др., является востребованным конструкционным материалом. Этот композит используют в производстве широкого спектра изделий.

- Однако у оксида алюминия есть такой недостаток, как низкая электропроводность, что делает затруднительным, а то и невозможным процесс электроэрозионной обработки полуфабрикатов и изделий необходимой конфигурации из него. Для устранения этого свойства предлагается добавлять в состав измельченной до наноразмерной области керамики различные модификации углерода: графит, нанотрубки, фуллерены. Мы же предложили использовать графен. Наши совместные с московскими коллегами исследования по влиянию графена на композит привели к хорошим результатам, - рассказала Ирина Васильевна.

Опытным путём учёными было доказано влияние содержания графена на удельное электросопротивление, которое зависит от температуры и частоты тока. Наиболее ярко изменение выражено на температурной зависимости электросопротивления, чем на частотной.

По словам Ирины Суджанской, введение 1-2 процентов графена привело к практически одинаковому уменьшению удельного сопротивления при комнатной температуре и низкой частоте. При этом динамика уменьшения электросопротивления с повышением температуры сохраняется.

- Высокая подвижность носителей заряда графена при определенных параметрах процесса формирования композита, состоящего из оксида алюминия и графена, может привести к удельной электропроводности, характерной для полупроводникового или металлического типа проводимости, что делает его перспективным материалом для использования в микроэлектронике, - отметила Ирина Васильевна.

Исследования в этом направлении находятся на начальной стадии и требуют проведения серии дополнительных экспериментов.