物理学・工学部の大学院生であるニコライ・カヒゼ氏は、アルミニウム合金の硬化に高価なスカンジウムの代わりに、ダイヤモンドまたは酸化アルミニウムのナノ粒子を使用することを提案した。この新材料は、スカンジウムを含む類似物質と比べて物理的・機械的特性がほぼ同等でありながら、コストは4分の1に抑えられる。
現在、多くの造船会社は、重鋼材を軽量・超軽量素材に置き換えることに取り組んでいます。これは積載量の増加に加え、燃料消費量の削減、大気への有害物質排出の削減、船舶の機動性向上、貨物輸送の迅速化といったメリットをもたらします。運輸・航空宇宙産業の企業も、新素材への関心を高めています。
スカンジウムで改質されたアルミニウムマトリックス複合材料は、優れた代替品となりました。しかし、スカンジウムは高価なため、より安価な改質剤の探索が活発に行われています。ニコライ・カヒゼ氏は、スカンジウムの代わりにダイヤモンドまたは酸化アルミニウムのナノ粒子を使用することを提案しました。彼の課題は、ナノ粉末を金属溶融物に適切に導入する方法の開発です。
溶融塩に直接導入すると、ナノ粒子は凝集して酸化され、濡れなくなり、周囲に細孔を形成します。その結果、硬化粒子の代わりに不要な不純物が生成されます。トムスク国立大学の高エネルギー・特殊材料研究所では、セルゲイ・ヴォロジツォフ氏が既に、アルミニウムとマグネシウムの分散硬化のための科学的・技術的アプローチを開発しており、これにより耐火性ナノ粒子を溶融塩に適切に導入し、濡れ性と浮上性の問題を解消しています。
「同僚たちの開発に基づき、私のプロジェクトでは以下の解決策を提案します。ナノパウダーを複数の技術的操作を用いてマイクロサイズのアルミニウム粉末に分散（脱凝集）します。次に、この混合物から、工業規模での使用に十分な技術的利便性を備えたリガチャーを合成します。このリガチャーを溶融液に導入する際に、外部磁場処理を施すことでナノ粒子を均一に分散させ、濡れ性をさらに向上させます。ナノ粒子を適切に導入することで、元の合金の物理的特性と機械的特性を向上させることができます」と、ニコライ・カヒゼ氏は自身の研究の核心について説明します。
ニコライ・カヒゼは、2020年末までに、ナノ粒子を含んだ結紮糸の最初の試験バッチを受け取り、それを溶融物に導入する予定です。2021年には、試作品を入手し、知的財産権を保護する予定です。
最新バージョンのデータベースは、再現可能な研究の新しい基準を確立し、信頼できるアプローチを提供します。
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投稿日時: 2022年7月4日