Нанокомпозит из отходов увеличил прочность стали | Популярный Университет

Нанокомпозит из отходов увеличил прочность стали

Нанокомпозит из отходов увеличил прочность стали

Австралийские учёные показали, как можно в несколько стадий переработать старое компьютерное «железо» в уникальный нанокомпозит. Сырьем выступили мониторы и печатные платы. Исследование опубликовано в ACS Omega.

Переработка мусора позволяет дать материалам вторую жизнь. Использованную стеклянную или пластмассовую тару можно переработать в такую же новую. Макулатуру — в чистую бумагу. Однако старые электронные устройства достаточно сложно переработать во что-то соизмеримое им. Причина тому — сложность компонентов и их количество. Крайне сложный «химсостав» различных девайсов сильно затрудняет выделение чего-то полезного из уже отслуживших приборов.

Однако дать вторую жизнь «электротехническому мусору» всё же возможно — при помощи методов высокотемпературной химии. Нагревая вещества без доступа воздуха и регулируя температуру и время выдержки учёные добиваются нужных им химических реакций.

Исследователи из Австралии показали, что старые мониторы и печатные платы вполне можно использовать для получения уникального нанопокрытия. Авторы получают композицию из меди и карбида кремния прямо на поверхности стали, усиливая её механические свойства и стойкость к коррозии.

На первом этапе переработки «мусора» получают наноцепи карбида кремния. Из мониторов извлекают стекло и пластиковые части и по отдельности измельчают. Смесь измельченного стекла и пластика нагревают в печи при 1500 °C. Основной компонент стекла — оксид кремния (SiO2), а пластик — это в сущности различные органические (углеродсодержащие) полимеры. При высокой температуре оксид кремния реагирует с продуктами разложения пластика, образуя при этом наноцепи карбида кремния (SiC).

Далее порошок этих наночастиц смешивают с измельчëнными печатными платами и наносят эту смесь на стальную подложку. Всё это вместе отправляют в печь и нагревают до 1000 °C. Органические компоненты печатных плат разлагаются и, в результате нескольких химических реакций, обогащают поверхность стали углеродом, плавно повышая её твёрдость. Наконец, оставшаяся в печатных платах медь плавится и вместе с карбидом кремния образует слой композита Cu-SiC.

Наличие композитного слоя авторы подтвердили методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Благодаря постепенному образованию композита (с проникновением углерода в сталь) получилось покрытие хорошего качества без растрескивания на поверхности. Оно увеличило прочность поверхности стали на ~125 %.

По словам авторов, с помощью таких методов в будущем можно будет переработать склады «электронных отходов» в полезные продукты, которые помогут улучшить механические свойства известных материалов

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Анастасия Воротникова

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: