Газотранспортный синтез нанокристаллического карбида кремния и получение высокопрочной керамики на его основе
| Название НИОКТР | Газотранспортный синтез нанокристаллического карбида кремния и получение высокопрочной керамики на его основе |
|---|---|
| Аннотация | Проект направлен на разработку нового подхода к синтезу слабоагломерированных порошков нанокристаллического карбида кремния. Наиболее важными достоинствами предлагаемого подхода являются высокие однородность и чистота получаемого продукта, а также хорошая управляемость и масштабируемость процесса. Концептуальная основа синтеза состоит в том, чтобы организовать в одном квазизамкнутом реакционном объёме совместное протекание двух сопряжённых газофазных реакций: реакции силицирования графитизированных форм углерода газом SiO; и реакции карбидизации кремния газом CO. 2C + SiO = SiC + CO, 2Si + CO = SiC + SiO. Обе реакции сопровождаются формированием наноразмерных частиц SiC на поверхности твёрдофазного реагента-прекурсора (углерода, либо кремния). При этом за счёт сопряжённости реакций возникает стабильный двунаправленный транспорт вещества через газовую фазу от одного твёрдофазного реагентапрекурсора к другому. Это придаёт процессу объёмный характер и позволяет добиться высокой однородности синтеза наноразмерных частиц SiC во всём реакционном объёме. Также становится возможным проводить синтез до полного расходования реагентов-прекурсоров, что позволяет получать высокочистый продукт, минимально загрязнённый остатками исходных реагентов. Для управления скоростью синтеза предлагается вводить в реакционный объём в небольших количествах газогенерирующие реакционные смеси, которые при нагревании выделяют газы SiO и CO: Si + SiO2 = 2SiO Si + 2TiO2 = Ti2O3 + SiO C + 2TiO2 = Ti2O3 + CO В ходе выполнения проекта планируется изучить общие закономерности газотранспортного синтеза нанокристаллического SiC, связанные с влиянием режимов термической обработки, параметров загрузки реактора, компонентного состава газогенерирующих реакционных смесей и химической природы твёрдофазных реагентов-прекурсоров на выход целевого продукта и его микроструктурные характеристики (дисперсность, кристалличность). Также будет детально изучен механизм газотранспортного синтеза нанокристаллического SiC. С этой целью на модельных экспериментах будут исследованы отдельные стадии синтеза и проведено кинетическое исследование процесса в целом. Вторым важным направлением исследований в проекте является получение керамики из синтезированных порошков нанокристаллического SiC. Предлагается использовать два подхода: 1) спекание компактированных керамических заготовок без приложения давления при температурах до 2300 °С в условиях вакуума, либо стационарной атмосферы аргона; 2) одноосевое горячее прессование порошков в графитовых пресс-формах при температурах до 1900 °С и давлении до 40 МПа. Для того чтобы улучшить спекание, порошки нанокристаллического SiC планируется предварительно пропитывать составами на основе поликарбосилановых и фенолформальдегидных смол. У полученной керамики будут изучены физикохимические и физико-механических свойства, в том числе теплопроводность, термостойкость, устойчивость к окислению на воздухе, модуль упругости, микротвёрдость, износостойкость, прочность на изгиб и сжатие, трещиностойкость, а также высокотемпературная прочность в интервале температур 1000-1800 °С. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 21000.0 |
| Дата начала | 2025-05-29 |
| Дата окончания | 2027-12-31 |
| Номер контракта | 25-19-00788 |
| Дата контракта | 2025-05-29 |
| Количество отчетов | 3 |
| УДК | 666.3/.7 |
| Количество просмотров | 8 |
| Руководитель работы | Истомина Елена Иннокентьевна |
| Руководитель организации | Дёгтева Светлана Владимировна |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "КОМИ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР УРАЛЬСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | — |
| Госпрограмма | Фундаментальные и поисковые научные исследования |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-07-08 09:57:14 UTC, 2025-07-08 09:57:14 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | покрытия; графитизация; нанокристаллический SiC; SiO; синтетические алмазы; газофазные реакции; силицирование; порошки |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Поисковое (ориентированные фундаментальные) исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 61.35.29 - Керамика |
| OECD | — |
| OESR | Химические технологии; Неорганическая и ядерная химия |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |