پژوهشگران با استفاده از نانوذرات سرامیکی، کامپوزیتی ساختند که در برابر پرتو مادون قرمز شفاف است. این کامپوزیت سختی بالایی داشته و از استحکام حرارتی قابل توجهی برخوردار است.

نانوکامپوزیت شفاف

محققان دانشگاه فارایسترن فدرال با همکاری محققانی از موسسه شیمی و موسسه تک بلور اوکراین موفق به ساخت نانوکامپوزیت‌های سرامیکی از جنس Y۲O۳-MgO شدند که دارای توزیع یکنواخت ابعاد بوده و می‌تواند سختی تا ۱۱ گیگاپاسگال داشته باشند. میانگین ابعاد ذرات این ساختار ۲۵۰ نانومتر است. مزیت این کامپوزیت آن است که در محدوده طول موج مادون قرمز تا ۷۰ درصد شفافیت دارد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Influence of sintering temperature on structural and optical properties of Y۲O۳-MgO composite SPS ceramics” در نشریه Ceramics International به چاپ رسیده است.

خواص این نانوکامپوزیت

از آنجایی که ابعاد دانه‌ها در این ساختار نانومتری است، این کامپوزیت‌های سرامیکی دارای خواص نوری، ترموفیزیکی و مکانیکی پیشرفته‌ای هستند. همچنین پایداری حرارتی، هدایت گرمایی و سختی این ساختار قابل توجه است.

این تیم تحقیقاتی به دلیل روش نوآورانه خود که در آن از تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای استفاده شده موفق به تولید این ساختار شدند.

این ماده جدید را می‌توان در فرآیندهای تولید بسیار پیشرفته به کار گرفت؛ برای مثال، می‌توان آن را به‌عنوان پنجره محافظ در صنعت هوافضا به کار برد. برای تولید این نانوسرامیک Y۲O۳-MgO، باید دو فاز دارای توزیع یکنواختی باشند، از این رو محققان مشکل پخش یکنواخت ذرات را حل کردند.

برای این کار آن‌ها از سنتز نیترات-گلیسین با مقدار زیادی اسیدنیتریک و گلاسین استفاده کردند. از آنجایی که مقدار زیادی گلیسین در این ساختار وجود دارد، در نتیجه هسته‌زایی به کررات در محیط ایجاد می‌شود. این هسته‌زایی‌ها منجر به تولید نانوذرات Y۲O۳-MgO می‌شود. از سوی دیگر، مقادیر زیادی گاز در این فرآیند آزاد می‌شود که این کار منجر به جدا ماندن ذرات از هم شده و در نتیجه تجمع ذرات رخ نمی‌دهد. در این شرایط، هسته‌ها تبدیل به ذرات جامد می‌شود.

کل فرآیند سنتز ۸ دقیقه‌ای به اتمام می‌رسد و دما تا ۱۳۰۰ درجه بالا می‌رود. این روش به محققان کمک می‌کند تا انتقال جرم را به حداقل برسانند.

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو