물리공학부 대학원생인 니콜라이 카히제는 알루미늄 합금 경화에 고가의 스칸듐 대신 다이아몬드나 산화알루미늄 나노입자를 사용할 것을 제안했습니다. 이 새로운 소재는 스칸듐을 함유한 유사 소재보다 가격이 4배 저렴하면서도 물리적·기계적 특성이 상당히 유사합니다.
현재 많은 조선 회사들이 무거운 강철을 가볍고 초경량 소재로 대체하기 위해 노력하고 있습니다. 이는 적재 용량 증가 외에도 연료 소비 감소, 대기 중 유해 배출 감소, 선박의 기동성 향상 및 화물 운송 속도 향상에도 유리하게 적용될 수 있습니다. 운송 및 항공우주 산업 기업들 또한 신소재에 관심을 보이고 있습니다.
스칸듐으로 개질된 알루미늄 매트릭스 복합 재료가 좋은 대체재가 되었습니다. 그러나 스칸듐의 높은 가격으로 인해 더 저렴한 개질제를 찾는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 니콜라이 카히제는 스칸듐을 다이아몬드 또는 산화알루미늄 나노입자로 대체할 것을 제안했습니다. 그의 과제는 나노분말을 금속 용융물에 정확하게 주입하는 방법을 개발하는 것입니다.
용융물에 직접 투입하면 나노입자는 응집되어 산화되고, 습윤되지 않으며, 주변에 기공을 형성합니다. 그 결과, 경화 입자 대신 원치 않는 불순물이 생성됩니다. 톰스크 국립대학교 고에너지 및 특수 소재 연구실에서 세르게이 보로즈초프는 알루미늄과 마그네슘의 분산 경화를 위한 과학적, 기술적 접근법을 이미 개발하여 내화성 나노입자를 용융물에 정확하게 투입하고 습윤성 및 부유 문제를 해결했습니다.
– 동료들의 개발을 바탕으로, 본 프로젝트는 다음과 같은 해결책을 제안합니다. 나노분말을 여러 가지 기술 작업을 통해 미세 크기의 알루미늄 분말에 탈응집(균일하게 분산)시킵니다. 그런 다음, 이 혼합물로부터 산업적 규모로 사용하기에 충분히 기술적이고 편리한 합자(ligature)를 합성합니다. 합자(ligature)를 용융물에 투입할 때, 외부 전기장을 처리하여 나노입자를 균일하게 분산시키고 습윤성을 더욱 향상시킵니다. 나노입자를 적절하게 투입하면 초기 합금의 물리적 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. – 니콜라이 카히제는 자신의 연구의 핵심을 설명합니다.
니콜라이 카히제는 2020년 말까지 나노입자를 포함한 최초의 실험용 합자 배치를 수령하여 용융물에 도입할 계획입니다. 2021년에는 시험용 주조물을 확보하고 지적 재산권을 보호할 계획입니다.
최신 버전의 데이터베이스는 재현 가능한 연구에 대한 새로운 기준을 제시하며, 신뢰할 수 있는 접근 방식을 제공합니다.
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게시 시간: 2022년 7월 4일