由物理数学博士、副教授亚历山大·德米特里耶夫斯基领导的坦波夫(杰尔查文)国立大学科研团队,正在致力于改善复合氧化锆陶瓷的性能,并在包括医疗器械在内的一系列产品中实现该材料的进口替代。研究人员证实,添加二氧化硅能使陶瓷在室温下表现出塑性。更重要的是,材料变形后可通过热处理恢复其性能。
氧化锆陶瓷及其基复合材料具有卓越的机械性能与耐热性、耐化学性、耐辐射性以及生物惰性的独特组合。得益于这些特性,该材料拥有极其广泛的实际应用领域,从耐热坩埚到固体氧化物燃料电池,从植入体到装甲元件。
突破性解决方案:
“传统的氧化锆陶瓷及其大多数复合材料本质上是脆性的,这对其应用施加了相应的限制。”研究团队负责人、杰尔查文大学理论物理与实验物理教研室教授、物理数学博士亚历山大·德米特里耶夫斯基解释道,“我们的解决方案在于控制‘成分-结构-性能’的关系。关键在于,向陶瓷中引入特定添加剂,特别是严格限定浓度的二氧化硅,不仅能在室温下实现塑性变形,还能提高其强度。”
材料科学的前沿课题:
开发并创造具有独特物理机械性能的新材料,以提高由其制成的产品的使用寿命和抗外部载荷能力,是现代材料科学最紧迫的问题之一。杰尔扎温大学的科学家们通过材料组合和创造能展现各组分最重要特性的复合结构来解决这一问题。该研究团队因此项工作获得了杰尔查文大学校内科研基金的支持。
青年科学家的参与:
年轻科学家也参与了这项研究。其中一位是杰尔查文大学科研设备共享中心(ЦКП)工程师、大学人才储备计划“未来教师与研究者”的参与者彼得·奥夫钦尼科夫。
“我们已经证实,通过退火处理可以部分恢复含硅氧化锆陶瓷塑性变形后的样品性能,即恢复其原始尺寸、相组成和结构。”杰尔查文大学科研设备共享中心工程师彼得·奥夫钦尼科夫说,“目前我们正在寻找最佳的退火工艺参数,以期能完全或在更大程度上恢复陶瓷的性能。”
科学家的成长轨迹:
彼得在学生时代就对探索世界运行的“法则”充满兴趣,并积极参加学校的科学会议。进入大学后,他全身心投入科研,在物理数学博士、副教授亚历山大·德米特里耶夫斯基的指导下,撰写关于创造综合机械性能超越同类产品的复合氧化锆陶瓷的学位论文。
总结与展望:
总体而言,坦大科学家的研究工作旨在解决陶瓷的脆性问题并提升其强度。未来,此类陶瓷有望应用于承受高机械负荷和热负荷的产品中。