Композит из керамики и нанотрубок показал исключительную устойчивость к лазерному излучению
Учёные под руководством Ромила Бхандавата (Romil Bhandavat) из Университета штата Канзас (США) разработали композитный материал, объединяющий многослойные углеродные нанотрубки и керамику, состоящую из кремния, бора, углерода и азота.
Новый материал под микроскопом. (Здесь и ниже иллюстрации Kansas State University.)
Чтобы получить композит, во взвесь нанотрубок, равномерно распределённых в толуоле, капают жидким полимером, содержащим бор. Затем жидкость подогревают до 1 100 °С, а полученный промежуточный материал размалывают в тонкий порошок и напыляют на медные поверхности.
Нанотрубки играют в новинке ключевую роль из-за своей высокой теплопроводности и отличного соотношения объёма к площади поверхности. А керамика, которой нанотрубки равномерно передают тепло, обеспечивает высокую термостойкость всего композита, не допуская разрушения нанотрубок от перегрева.
После нанесения на медные пластины материал становится пригодным к использованию в качества защиты от инфракрасного излучения, включая диапазон «атмосферного окна» ИК-излучения.
Бор в составе композита придаёт ему значительную теплостойкость. В экспериментах исследователи выяснили, что новое напыление поглощает 97,5% лазерного излучения и выдерживает луч до 15 кВт/см² в течение десяти секунд. Это примерно вполовину лучше, чем у другого перспективного композита из углеродных нанотрубок, защищающего от ИК-лазера (использовался другой научной группой). При этом последующие исследования структуры композита под электронным микроскопом не показали деформаций. Отмечается, что техпроцесс, с помощью которого материал изготавливается в лаборатории, легко масштабируем и пригоден для массового производства.
Отчёт о работе опубликован в журнале ACS Applied Materials and Interface.
Новый материал под микроскопом. (Здесь и ниже иллюстрации Kansas State University.)
Чтобы получить композит, во взвесь нанотрубок, равномерно распределённых в толуоле, капают жидким полимером, содержащим бор. Затем жидкость подогревают до 1 100 °С, а полученный промежуточный материал размалывают в тонкий порошок и напыляют на медные поверхности.
Нанотрубки играют в новинке ключевую роль из-за своей высокой теплопроводности и отличного соотношения объёма к площади поверхности. А керамика, которой нанотрубки равномерно передают тепло, обеспечивает высокую термостойкость всего композита, не допуская разрушения нанотрубок от перегрева.
После нанесения на медные пластины материал становится пригодным к использованию в качества защиты от инфракрасного излучения, включая диапазон «атмосферного окна» ИК-излучения.
Бор в составе композита придаёт ему значительную теплостойкость. В экспериментах исследователи выяснили, что новое напыление поглощает 97,5% лазерного излучения и выдерживает луч до 15 кВт/см² в течение десяти секунд. Это примерно вполовину лучше, чем у другого перспективного композита из углеродных нанотрубок, защищающего от ИК-лазера (использовался другой научной группой). При этом последующие исследования структуры композита под электронным микроскопом не показали деформаций. Отмечается, что техпроцесс, с помощью которого материал изготавливается в лаборатории, легко масштабируем и пригоден для массового производства.
Отчёт о работе опубликован в журнале ACS Applied Materials and Interface.
Информация