ファム

投稿者: トリシャ・ラドゥロヴィッチ公開日:2023 年 2 月 14 日 | 午後3時26分 | 共有：

高性能材料研究所のFAMU-FSU工学部研究者チームは、医薬品送達システム、エレクトロニクス、宇宙旅行、その他の用途に直接影響を与える可能性のある先進的なナノ材料の熱限界を調査している。

産業製造工学のレベッカ・スウェット助教授が率いる研究チームは、精製された窒化ホウ素ナノチューブが不活性環境における極端な温度下でどのようにして安定性を保つのかに関する初の研究を完了した。

彼らの研究はジャーナル「Applied Nano Materials」に掲載されました。

窒化ホウ素ナノチューブ (BNNT) は、カーボン ナノチューブよりも強度が高く、高温に対する耐性が優れています。 類似の炭素と同様に、それらはナノメートル、つまり 10 億分の 1 メートルの長さで測定される構造です。

しかし、これらの材料の製造は困難です。 BNNT の現在の方法はより新しく、カーボン ナノチューブ用に考案された方法と同じ量をまだ生成していません。 だからこそ、それらがどのように機能するかについてさらに学ぶことが重要です。

研究者らは、BNNT が不活性環境、つまり製造される化学的に不活性な雰囲気において、1800℃まで完全に安定であることを発見しました。 また、BNNT は、BNNT の効果を高める機械的特性を失うことなく、2200℃の温度に短期間耐えることができることも学びました。

「この研究は、将来に非常に役立つ特性を明らかにすることを目的としています」とスウェット氏は語った。 「すべての材料には限界があるため、私たちは BNNT が熱破壊するとき、どのように機能するかについて、より確かな知識を持っています。 私たちは、この種の複合材料の特性をより良く活用するために、その製造方法を変更しました。」

これらの軽くて強い複合材料の潜在的な用途は数多くあります。 タービンやエンジンなど、高温になるものはすべて、高温環境で機能するために使用される可能性があります。 熱伝導性が高いため、熱が素早く拡散し、機械的安定性により構造が強化されます。

BNNT は、宇宙探査での使用が特に期待されています。 熱を伝導し、電流を絶縁し、放射線を遮断するその能力は、地球の大気圏に再突入する際の宇宙探査車や宇宙船で利用できる可能性があります。 これらと同じ特性により、高性能エレクトロニクスにも役立ちます。

「高温におけるこれらのナノチューブの挙動を理解することは、製造時と最終使用時の両方で極端な条件に耐えることができる材料を作成するために極めて重要です」と筆頭著者で博士課程の学生であるメフル・タンク氏は述べた。 「これらの条件下でそれらがどのように機能するかをよりよく理解することで、セラミックや金属などの高温処理マトリックスを使用する複合材料のより優れた製造を開発できるようになります。」

この研究の資金の一部は、FSU の GAP 商業化投資プログラムから得た助成金によって賄われました。GAP 商業化投資プログラムは、学術研究を潜在的な商業プロジェクトに変えることを支援するために商業化局が主催するイベントです。 Sweatが2022年に商業化局の競争的申請プロセスを通じて受け取った資金は、GAPプロジェクトの焦点であるBNNTセラミックマトリックス複合材料の加工温度を明らかにするこの研究の段階をサポートしました。

GAP の資金提供に加え、この研究はバージニア州に本拠を置く企業 BNNT Materials とのパートナーシップを通じても支援されました。 同社は BNNT を合成し、フロリダ州立大学の研究者と協力して、ナノチューブがどのように高温に耐えるか、またさまざまな化学反応がどのように機能するかを明らかにしました。

「GAP は、私のチームが新しい道を模索するのを助け、この取り組みをさらに進めるためのコラボレーションを奨励してくれました」とスウェット氏は言いました。 「申請プロセスと研究室から産業に関連する材料への研究の変換に重点を置くことにより、私たちの研究はエキサイティングな新興技術に集中することができます。」