محققان دانشگاه صنعتی مالک اشتر با حمایت سازمان هوافضایی ایران با استفاده از سبوس برنج موفق به بهینه ‌سازی خواص مکانیکی یک نوع سرامیک دما بالا در مقیاس آزمایشگاهی شدند.

سرامیک

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از سرویس علمی ایسنا، مواد مرکب زمینه سرامیکی، دسته‌ای از مواد هستند که فاز دوم به آنها به منظور تغییر خواص زمینه یا فاز تقویت‌ کننده افزوده می‌شود.

در مواد مرکب، خصوصیات زمینه و فاز تقویت ‌کننده با هم ترکیب می‌شود تا خواص جدید و متفاوتی ایجاد کند. سرامیک‌های مهندسی دما بالا به آن دسته از سرامیک‌ها گفته می‌شود که قابلیت استفاده در دمای متوسط تا دماهای بالا، (بیش از۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) تنش‌های کم تا زیاد و محیط‌های به ‌شدت اکسید کننده و خورنده را داشته باشند.

در این میان، آن دسته از سرامیک‌هایی که دمای ذوب بیش از ۳ هزار درجه سانتی‌گراد داشته باشند، به‌ عنوان سرامیک‌های فوق دمابالا شناخته می‌شوند.

در این راستا محققان دانشگاه صنعتی مالک اشتر با حمایت سازمان هوافضایی طرح تحقیقاتی را در این زمینه اجرایی کردند. مهندس بلال جاهد مجری طرح با اشاره به خواص مناسب حرارتی و مکانیکی دی بورید زیرکونیوم به بیان اهداف دنبال شده در این طرح پرداخت و گفت: دی بورید زیرکونیوم خواص مناسبی از نظر حرارتی، مکانیکی و نقطه ذوب دارد ضمن آن که این ماده‌ سرامیکی از استحکام حرارتی و مقاومت بالا در برابر محیط‌های خورنده برخوردار است.

وی بر این اساس دی بورید زیرکونیو را ماده‌ مناسبی برای بسیاری از کاربردهای سازه‌ای دمابالا توصیف کرد و ادامه داد: یکی از معایب این ماده که کاربرد آنها را با محدودیت مواجه کرده است، پایین بودن استحکام و چقرمگی شکست آن است که در این پژوهش سعی شده است با افزودن یک فاز ثانویه‌ مناسب، این خصوصیات بهبود داده شود.

این محقق ادامه داد: با توجه به اینکه فاز ثانویه این سرامیک کامپوزیتی، یعنی نانو ویسکر و نانو ذرات کاربید سیلیکون از سبوس برنج گرفته شده است، بنابراین تولید این سرامیک مهندسی با هزینه و آلودگی زیست‌محیطی کمتری انجام خواهد شد. ‌علاوه بر آن افزودن نانو ویسکرهای کاربید سیلیکون موجب بهبود چقرمگی و استحکام شکست این سرامیک پرکاربرد می‌شود.

جاهد، به بیان مراحل انجام این طرح پرداخت و یادآور شد: در مرحله‌ اول نانو ویسکر و نانوذرات از سبوس برنج سنتز شده و سپس سنتز آنها توسط آزمون‌های XRD و XRF و همچنین میکروسکوپ الکترونی بررسی و تأیید شد.

مجری طرح با بیان این که در مرحله‌ بعد نانو ویسکر و نانو ذرات با درصدهای متفاوت به زمینه‌ بورید زیرکونیوم اضافه شد، یادآور شد: نانوکامپوزیت تولید شده پرس و پیرولیز و زینتر شد و در نهایت خواص قطعات تولید شده از نانوکامپوزیت حاصل، از جمله دانسیته نسبی، سختی ویسکر (ویکرز) و چقرمگی شکست، مورد ارزیابی قرار گرفت.

به گفته وی این نوع سرامیک‌ها در صنایع حساسی مانند هوافضا و دفاع کاربرد گسترده دارند.

این طرح در قالب پایان‌نامه‌ کارشناسی ارشد بلال جاهد و با راهنمایی دکتر مهری مشهدی از دانشگاه علم و صنعت ایران (دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران) و با همکاری سازمان هوا فضایی ایران انجام شد و این پایان‌نامه تحت عنوان پایان‌نامه‌ مورد نیاز صنعت به تأیید داوران ستاد ویژه‌ توسعه‌ فناوری نانو نیز رسیده است.