Исследователи Дальневосточного федерального университета и Сахалинского государственного университета представили разработку, которая может изменить подход к созданию ключевых элементов водородных установок. Специалисты создали керамический композит на основе карбида хрома и кобальта, способный выполнять две разные задачи в зависимости от режима обработки. Материал может быть как сверхактивным для ускорения химических реакций, так и исключительно прочным для работы в агрессивных средах.
Секрет открытия — в методе искрового плазменного спекания. Порошок спрессовывают под высоким давлением, одновременно пропуская через него мощные электрические импульсы. За доли секунды температура подскакивает, и частицы сплавляются в монолит, сохраняя мелкозернистую однородную структуру. Варьируя температуру спекания, учёные получили материалы с противоположными характеристиками.
При нагреве до 1200 градусов Цельсия кобальт заполняет все микропустоты между зёрнами карбида хрома. Получается сверхплотный композит с твёрдостью около 1500 единиц по Виккерсу — это сопоставимо с броневой сталью, но при этом материал устойчив к коррозии. Такой вариант подходит для деталей, которые годами работают в морской воде или химически агрессивной среде.
Если же спекание вести при 1000 градусах, структура сохраняет микропористость. Площадь активной поверхности резко возрастает, что многократно ускоряет электрохимические реакции, в том числе выделение водорода. Такая версия материала идеальна для покрытий электродов в топливных элементах и электролизёрах, где важна высокая производительность.
Один из авторов работы, кандидат химических наук Олег Шичалин, пояснил, что полученные данные позволяют конструировать градиентные композиты: одна зона изделия может быть выполнена из активного материала, другая — из сверхпрочного. Это открывает путь к созданию элементов, сочетающих противоположные свойства в одном узле.
Разработка дальневосточного коллектива даёт инженерам гибкий инструмент: меняя температуру спекания, можно «настраивать» материал под конкретную задачу. В перспективе это ускорит создание эффективных и долговечных устройств для водородной энергетики, приближая переход к чистому топливу.
Источник: Минобрнауки России
Изображение: ДВФУ
