Desarrolló un método para sintetizar titanio

Científicos de la Universidad Federal de los Urales (UrFU) y el Instituto de Electrofísica de la Rama de los Urales de la Academia de Ciencias de Rusia han desarrollado un método para sintetizar recubrimientos de nanocompuestos de cuatro componentes. Se utiliza para proteger los motores de turbinas de gas, en la construcción de aeronaves y maquinaria, para la metalurgia y en biomedicina. El nuevo enfoque no requiere altas temperaturas, equipos o materiales adicionales, y permite obtener recubrimientos con las características requeridas.Los resultados experimentales y la descripción del método.fueron publicados en la revista Membranes.

Los recubrimientos de nanocompuestos basados ​​en titanio, silicio, carbono y nitrógeno son prometedores para su uso como recubrimientos protectores resistentes al desgaste debido a su conjunto único de propiedades. Hoy en día, tales recubrimientos de cuatro componentes se sintetizan utilizando una serie de métodos físicos y químicos, pero tienen desventajas. Y los científicos han propuesto el método de descomposición química por plasma, que muestra los mejores resultados en la obtención de los recubrimientos finales.

"En comparación con el método de arco al vacío, la ventaja es la ausencia de microgotas que degradan la calidad de los recubrimientos. A diferencia de la pulverización catódica con magnetrón, nuestro método proporciona tasas de deposición más altas y una alta densidad de flujo de iones necesaria para formar recubrimientos densos y de alta calidad. Si lo compara con el método químico, la ventaja es el uso de componentes asequibles, económicos y respetuosos con el medio ambiente y la salud. La principal ventaja del método, en nuestra opinión, es la posibilidad de controlar de forma independiente y dentro de un amplio rango casi todos los las condiciones de síntesis y, en consecuencia, la composición y las propiedades de los recubrimientos obtenidos, lo que permite obtener películas con las características requeridas", dice Andrey Menshakov, investigador de UrFU y de Ural Branch of RAS.

El nuevo método es relativamente fácil de implementar: solo se utiliza un dispositivo de descarga de gas con un cátodo hueco y un ánodo activo para crear un medio activo multicomponente. Este método de deposición no requiere instalaciones separadas ni sistemas de ionización y filtración porque el flujo del metal evaporado no contiene gotas que perturben la estructura del recubrimiento.

"La estructura de nanocompuestos de dicho recubrimiento es generalmente una matriz amorfa con nanocristales incrustados. Para obtener recubrimientos de nanocompuestos de múltiples componentes, usamos precursores de organosilicio: líquidos volátiles de baja toxicidad que contienen enlaces de silicio-carbono y silicio-nitrógeno que participan en reacciones que conducen a la formación de la estructura final.Para sintetizar una fase nanocristalina que consta de cristales de titanio-nitrógeno, titanio-carbono o titanio-carbono-nitrógeno, agregamos titanio al entorno del gas precursor mediante su evaporación por el flujo de electrones del plasma.Por lo tanto, creamos un entorno activo de vapor y gas que consiste en los productos de descomposición de las moléculas de organosilicio y el vapor de titanio, y los componentes de esta mezcla forman una capa sobre la superficie tratada", explica Menshakov.

Los investigadores señalan que las empresas, que cuentan con la tecnología de producción necesaria, ahora están creando instalaciones para la aplicación de tales recubrimientos protectores para varias empresas. El uso del nuevo método puede mejorar la eficiencia energética de las instalaciones existentes, así como la calidad de las películas resultantes. A la hora de determinar requisitos específicos para la obtención de recubrimientos, por ejemplo, sobre productos médicos o herramientas de corte, es necesario seleccionar individualmente las condiciones de síntesis que ayudarán a obtener recubrimientos con las características necesarias. Ahora los científicos están trabajando en esta misma tarea de sintetizar recubrimientos con las propiedades mecánicas y físico-químicas requeridas.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad Federal de los Urales