Их воспринимаемая долговечность настолько впечатляет, что бориды используются в качестве покрытий для поверхностей, которые должны выдерживать самые суровые условия – от внутренней части двигателей внутреннего сгорания до режущих инструментов для твердых металлов. Но, по словам Мишеля Барсума, доктора философии, выдающегося профессора инженерного колледжа Дрекселя, ведущего автора исследования, недавно опубликованного в Scientific Reports, мы можем улучшить бориды.
«Это открытие очень важно, потому что это первый в истории человечества пример борида переходного металла, который достаточно устойчив к окислению», – сказал Барсум, возглавляющий исследовательскую группу MAX / MXene Drexel в Департаменте материаловедения и инженерии.
Чтобы сделать боридный материал, называемый боридом молибдена и алюминия (MoAlB), Барсум и его команда объединили решетку молибдена и бора с двойным слоем алюминия, чтобы получить материал, достаточно прочный, чтобы противостоять окислению при чрезвычайно высоких температурах. Ключом к этой замечательной характеристике является наноламинированная структура материала с чередующимися слоями борида молибдена и алюминия – форма, с которой группа Drexel зарекомендовала себя с момента создания MAX-фаз два десятилетия назад.
«Такая стойкость к окислению возможна из-за наличия алюминия в слоях между слоями молибдена и бора», – сказал Барсум. "При нагревании до высоких температур на воздухе атомы алюминия избирательно диффундируют к поверхности и вступают в реакцию с кислородом, образуя поверхностный оксид алюминия или оксид алюминия, защитный слой, который значительно замедляет дальнейшее окисление.
Таким образом, материал образует собственное защитное покрытие."
После тестирования группа также обнаружила, что материал сохраняет свою высокую проводимость при повышенных температурах. Его температура плавления еще не определена, но предварительные результаты показали, что она превышает 1400 градусов по Цельсию.
Барсум предполагает, что благодаря этим многообещающим результатам работа его команды заложила основу для разработки боридов со сверхвысокой точкой плавления, которые также устойчивы к окислению.
«Теперь мы знаем, что ищем подходящее место для создания материалов с таким впечатляющим набором свойств», – сказал Санкалп Кота, докторант исследовательской группы Барсума и первый автор статьи. «Большинство людей пытались сделать бориды – материалы с двумя элементами – устойчивыми к окислению, добавляя другие фазы и покрытия.
Одна из причин, по которой мы добились такого успеха в создании материалов с интересными свойствами, связана с количеством элементов, с которых мы начинаем. С двумя элементами это сложно; с тремя или выше вероятность получения материала с новой комбинацией свойств выше."