КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-73-00318

НазваниеРазработка и исследование физико-химических основ низкотемпературного метода изготовления алюмооксидной керамики с использованием водной среды

Руководитель Холодкова Анастасия Андреевна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет управления" , г Москва

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-407 - Фундаментальные проблемы химической технологии

Ключевые слова керамическая технология, неорганические материалы, оксидная керамика, процесс холодного спекания, энергоэффективность, оксид алюминия, водная среда

Код ГРНТИ31.15.19, 61.35.29

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект посвящён разработке и исследованию нового низкотемпературного процесса изготовления алюмооксидной керамики, отличительной особенностью которого является использование водной среды в ходе консолидации порошкового сырья. Различные варианты реализации спекания в этих условиях объединены термином «процесс холодного спекания» (англ.: Cold Sintering Process) [1]. Главными преимуществами процесса являются снижение энергопотребления, которое может достигать двух порядков по сравнению с традиционным высокотемпературным спеканием и расширение номенклатуры композиционных керамических и полимер-керамических материалов, которые не могут быть получены при высокотемпературных процессах [1, 2]. Согласно исследованиям процесса холодного спекания, ранее проводившимся для оксидной керамики, использование водной среды позволяет снизить температуру процесса от области выше 1000°С до менее 500°С [3-6]. Практическое применение такого энергосберегающего подхода особенно актуально для технической керамики на основе оксида алюминия, обжиг которой в обычных условиях проводится при очень высоких температурах (выше 1400°C) [7]. Однако до настоящего времени в научной литературе не представлено результатов о процессе холодного спекания корундовой керамики. Для развития способа холодного спекания алюмооксидной керамики до промышленного уровня необходимо найти решение ряда научных и технологических задач. Наиболее важная научная проблема связана с низким уровнем понимания механизма процесса спекания оксидов металлов в присутствии воды [1]. Кроме того, отсутствуют знания об условиях процесса холодного спекания, которые позволили бы изготавливать алюмооксидную керамику с надлежащими свойствами. Актуальность решения обозначенной научной проблемы имеет важное практическое значение с точки зрения потенциальной совместимости процесса холодного спекания керамики в водной среде с масштабным промышленным производством [2]. Социальная значимость проекта обусловлена большим потенциалом разрабатываемых решений к снижению энергопотребления и уменьшении «углеродного следа» керамической технологии. Научная новизна проекта заключается в получении и систематическом изучении новых данных о новых условиях процесса холодного спекания керамики Al2O3. Другой аспект научной новизны состоит в детальном сравнении структуры и механических свойств (предел прочности при сжатии, микротвердость, химическая стойкость) керамических материалов, полученных традиционным методом и методом холодного спекания с использованием идентичного исходного порошкового состава. Литература: [1] J. P. Maria, X. Kang, R. D. Floyd, E. C. Dickey, H. Guo, J. Guo, ... & C. A. Randall, Cold sintering: current status and prospects. Journal of Materials Research, 32(17) (2017) 3205-3218. [2] J. Guo, R. Floyd, S. Lowum, J. P. Maria, T. Herisson de Beauvoir, J. H. Seo, C. A. Randall, Cold sintering: Progress, challenges, and future opportunities. Annual Review of Materials Research, 49 (2019) 275-295. [3] R.D. Floyd, S. Lowum, J.P. Maria, Cold sintering zinc oxide with a crystalline zinc acetate dihydrate mass transport phase, J. Mater. Sci. 55 (2020) 15117–15129. [4] K. Tsuji et al., Single step densification of high permittivity BaTiO3 ceramics at 300 ºC. Journal of the European Ceramic Society 40(4) (2020) 1280-1284. [5] J. Ma et al., Composition, microstructure and electrical properties of K0.5Na0.5NbO3 ceramics fabricated by cold sintering assisted sintering, Journal of the European Ceramic Society 39(4) (2019) 986-993. [6] D. Wang et al., Cold sintering and electrical characterization of lead zirconate titanate piezoelectric ceramics, APL Materials 6(1) (2018) 016101. [7] P. Bowen, C. Carry, From powders to sintered pieces: forming, transformations and sintering of nanostructured ceramic oxides. Powder Technology, 128 (2002) 248–255.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---