В Уральском федеральном университете создали сверхпрочную керамику: шесть “настраиваемых” составов с разным комплексом свойств. Новый материал лучше современного эталона — стабилизированного диоксида циркония, который используют в промышленности.
Мы работаем с высокоэнтропийными материалами — новым классом сложных оксидов, которые состоят из пяти или более компонентов. При этом такие материалы не являются композитами, а представляют единый твердый раствор пяти и более составляющих, которые образуют общую кристаллическую решетку. За счет вариации этих компонентов мы можем влиять на свойства керамики, — объясняет соавтор работы, инженер кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Роман Бастриков.
Вариация компонентов и позволила ученым улучшить характеристики и управляемые тепло- и электрофизическими свойствами. Опыты показали: новая керамка выдерживает высокие температуры (нагрев до 2100 ℃), их перепад, радиацию.
Все образцы обладают высокой радиационной стойкостью, а некоторые сплавы и вовсе не “почувствовали” облучение. Тогда как, например, у стабилизированного оксида циркония при этих же дозах облучения происходит изменение структуры, — добавляет Роман Бастриков.
Коэффициент теплопроводности новой керамики ниже, чем у диоксида циркония, поэтому материал меньше подвержен разрушению. По коэффициенту термического расширения керамика хорошо сочетается с характеристиками металла, поэтому легче переносит изменения температуры и меньше деформируется с металлической основой. В совокупности эти свойства делают материал более надежным, износостойким и долговечным, отмечают исследователи.
В целом же комбинация свойств позволяет использовать новую керамику в качестве теплозащитных покрытий нового поколения для авиакосмической отрасли, электролитов для твердооксидных топливных элементов, подложек и изоляторов для бортовой электроники, а также конструкционных компонентов в гиперзвуковых приложениях (к примеру, для космопланов, гиперзвуковых лайнеров).
Из полученных материалов можно выбрать по сумме разных свойств наиболее подходящие под конкретные цели и задачи и улучшать их, добавляют ученые, но над этим они планируют работать с индустриальными партнерами.
В планах нашей научной группы — коммерциализировать технологию. Мы открыты к сотрудничеству с индустриальными партнерами по ряду перспективных направлений. Полагаем, что предложенные материалы способны занять собственную нишу на рынке, поскольку наукоемкие отрасли промышленности испытывают постоянную потребность в керамических материалах с заданным комплексом свойств, — заключает старший научный сотрудник кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Федор Зыков.
Отметим, устойчивость керамики к температурным перепадам и воздействию радиации ученые УрФУ проверяли с коллегами из Института химии твердого тела УрО РАН и Института электрофизики УрО РАН.
Описание свойств нового материала и результаты опытов опубликованы в Journal of the European Ceramic Society.
Работу поддержало Минобрнауки России (госзадание № FEUZ−2026–0009).
Источник: Минобрнауки России
