Учёные Державинского университета работают над повышением прочности керамики

Коллектив учёных Державинского университета, работающих под руководством доктора физико-математических наук, доцента Александра Дмитриевского, трудится над улучшением свойств композиционной циркониевой керамики. Специалисты также рассматривают возможность импортозамещения этого материала в ряде изделий, включая товары медицинского назначения.

Исследователи доказали, что добавление диоксида кремния обеспечивает керамике пластичность при комнатной температуре. Более того, после деформации свойства материала можно восстановить с помощью термической обработки.

Циркониевая керамика и композиты на её основе обладают уникальным сочетанием превосходных механических свойств с термической, химической и радиационной стойкостью, а также биоинертностью. Благодаря этим свойствам материал может использоваться при производстве имплантатов, бронеэлементов, тиглей для плавильных печей.

«Традиционная циркониевая керамика и большинство её композитов по своей природе хрупки, что накладывает соответствующие ограничения на их применение, – поясняет руководитель научной группы, доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики Державинского Александр Дмитриевский. – Наше решение заключается в управлении соотношением «состав-структура-свойства». Важно, что введение в керамику специальных добавок, в частности SiO₂ (диоксид кремния – прим. ред.) в строго ограниченных концентрациях, не только обеспечивает проявление пластичности при комнатной температуре, но и повышает ее прочность».

В исследовании участвуют и молодые учёные.

Один из них – инженер Центра коллективного пользования научным оборудованием Державинского университета, участник университетской программы кадрового резерва «Будущие преподаватели и исследователи» Пётр Овчинников.

«Мы уже подтвердили, что путем отжига можно частично восстановить пластически деформированный образец из кремнийсодержащей циркониевой керамики, то есть, вернуть ему исходные размеры, фазовый состав и структуру. Сейчас ищем оптимальный режим отжига, который позволит полностью или в большей степени восстановить керамику», - говорит инженер Центра коллективного пользования научным оборудованием ТГУ Петр Овчинников.

Работа учёных Державинского направлена на решение проблемы хрупкости керамик и повышения их прочности. В будущем эти материалы могут применяться в изделиях, подверженных высоким механическим и термическим нагрузкам.