Новый материал с медным акцентом: ученые политеха создали уникальную МАХ-фазу на основе карбосилицида титана

Исследователи Самарского государственного технического университета (Самарского политеха) разработали и успешно синтезировали новый наноструктурированный материал на основе МАХ-фазы — особого класса соединений, сочетающих свойства керамики и металлов. Впервые в структуру карбосилицида титана (Ti₃SiC₂) удалось частично внедрить атомы меди, получив стабильную медь-замещенную модификацию: Ti₃Si₀.₉₃Cu₀.₀₇C₂.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в журнале The Journal of Physical Chemistry C.

МАХ-фазы – это относительно новый класс керамических материалов с некоторыми свойствами металлов. Они характеризуются уникальными комбинациями химических, физических, электрических и механических характеристик, а также особым многослойным строением, что позволяет их одновременно отнести к металлам и керамике. Особое сочетание свойств обусловлено уникальной атомной слоевой структурой их кристаллов. Мы использовали экологичный и эффективный метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения чистой МАХ-фазы, а затем в печи провели ее модификацию, получив медь-замещенную структуру. В итоге нам удалось создать и экспериментально подтвердить фазу медьсодержащего карбосилицида титана (Ti3Si0.93Cu0.07C2).

• Эмиль Умеров, ведущий научный сотрудник кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»

В исследовании также участвовали Елизавета Морхова, доцент кафедры общей и неорганической химии, и коллеги из Самарского государственного медицинского университета. Ученые применили высокопроизводительное моделирование в рамках теории функционала плотности (DFT), чтобы предсказать стабильность новых структур до их лабораторного получения.

Новый материал открывает возможности для дальнейшего улучшения свойств МАХ-фаз путем внедрения меди и других элементов. Перспективы применения таких материалов разнообразны: от жаропрочных компонентов в электронике и энергетике до медицинских имплантатов и элементов машин, работающих в условиях высоких нагрузок и трения.

Авторы планируют продолжить исследования по расширению состава медь-замещенных МАХ-фаз и изучению их прикладных свойств.

Источник: Минобрнауки РФ