В автомобильной, аэрокосмической и многих других широко используются металлокерамические композиты из соображений безопасности. Несмотря на прочность этих композитов, им, как правило, не хватает пластичности, что ограничивает их более широкое применение. Добавление наночастиц поможет преодолеть это ограничение, но как оказалось совсем непросто равномерно распределить частицы по всей металлической матрице. Теперь исследователи считают, что, используя графен, они нашли решение проблемы.
Керамические наночастицы SiC «заворачиваются» в графеновые нанопластины, прежде чем они добавляются в металлическую матрицу. Покрытие наночастиц высокогибкими пластинами графена происходит в шаровой мельнице (промышленная технология измельчения материалов в очень тонкие порошки). Инкапсуляция предотвращает агломерацию наночастиц после их введения в расплавленную матрицу. Покрытые частицы также не склонны к накоплению на границах зерен металла. В результате текучесть и пластичность повышаются на 45% и 84%, соответственно, с использованием только 1 % об. графеновых нанопластин.
Инновационный подход был разработан исследователями из университета Вуллонгонг и университета техники в Австралии, Северо-Восточного университета в Китае, университета технологии Саханда и университета Азад в Иране.
Изготовленные композиты демонстрируют более высокие прочность на растяжение и, в особенности, относительное удлинение. "Эта работа предлагает новый план использования пластин графена для повышения механических свойств композиционных материалов с металлической матрицей. Необходимо некоторое усовершенствование технологии прежде, чем она сможет найти массовое применение. Но это абсолютно практичный подход к производству усовершенствованных композитов, поскольку используется простой способ - шаровая мельница" – говорят исследователи.
Такие композиты могут быть полезны для использования в аэрокосмической промышленности, где весьма ценятся высокие механические свойства при растяжении в сочетании с низким весом.
Источник: doi:10.1016/j.compositesa.2014.10.010 (А. Fadavi Boostani et al. Enhanced tensile properties of aluminium matrix composites reinforced with graphene encapsulated SiC nanoparticles // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. V. 68. P.155-163. In print)