티타늄 합성법 개발

우랄연방대학교(UrFU)와 러시아 과학 아카데미 우랄 분과 전기물리학 연구소의 과학자들은 4성분 나노복합체 코팅을 합성하는 방법을 개발했습니다. 이는 가스 터빈 엔진, 항공기 및 기계 제작, 금속 가공 및 생물 의학 분야에서 보호하는 데 사용됩니다. 새로운 접근 방식은 고온, 추가 장비 또는 재료가 필요하지 않으며 필요한 특성을 갖춘 코팅을 얻을 수 있습니다.실험 결과 및 방법 설명Membranes 저널에 게재되었습니다.

티타늄, 실리콘, 탄소 및 질소를 기반으로 한 나노복합체 코팅은 고유한 특성으로 인해 내마모성 보호 코팅으로 사용하기에 유망합니다. 오늘날 이러한 4성분 코팅은 다양한 물리적, 화학적 방법을 사용하여 합성되지만 단점이 있습니다. 그리고 과학자들은 최종 코팅을 얻는 데 가장 좋은 결과를 보여주는 플라즈마 화학 분해 방법을 제안했습니다.

"진공 아크 방법에 비해 코팅 품질을 저하시키는 미세 액적이 없다는 장점이 있습니다. 마그네트론 스퍼터링과 달리 우리 방법은 조밀하고 고품질 코팅을 형성하는 데 필요한 더 높은 증착 속도와 높은 이온 플럭스 밀도를 제공합니다. 화학적 방법과 비교해 보면 장점은 환경 친화적이고 건강 친화적이며 저렴하고 저렴한 구성 요소를 사용한다는 것입니다. 이 방법의 가장 큰 장점은 거의 모든 것을 독립적으로 광범위하게 제어할 수 있다는 것입니다. UrFU 연구원이자 RAS 우랄 지점 연구원인 Andrey Menshakov는 이렇게 말했습니다.

새로운 방법은 구현하기가 상대적으로 쉽습니다. 속이 빈 음극과 활성 양극이 있는 가스 방전 장치만 사용하여 다성분 활성 매체를 생성합니다. 이 증착 방식은 증발된 금속의 흐름에 코팅 구조를 방해하는 액적(droplet)이 포함되어 있지 않기 때문에 별도의 시설과 이온화 및 여과 시스템이 필요하지 않습니다.

"이러한 코팅의 나노복합체 구조는 일반적으로 나노결정이 내장된 비정질 매트릭스입니다. 다성분 나노복합체 코팅을 얻기 위해 우리는 유기실리콘 전구체(규소-탄소 및 규소-질소 결합을 포함하는 휘발성 저독성 액체)를 사용합니다. 최종 구조의 형성 티타늄-질소, 티타늄-탄소 또는 티타늄-탄소-질소 결정으로 구성된 나노 결정상을 합성하기 위해 플라즈마의 전자 흐름에 의한 증발을 통해 전구체 가스 환경에 티타늄을 추가합니다. 우리는 유기실리콘 분자와 티타늄 증기의 분해 생성물로 구성된 활성 증기-가스 환경을 조성하며, 이 혼합물의 구성 요소는 처리된 표면에 코팅을 형성합니다."라고 Menshakov는 설명합니다.

연구원들은 필요한 생산 기술을 갖춘 기업들이 현재 다양한 기업을 위해 이러한 보호 코팅을 적용하기 위한 시설을 만들고 있다고 지적합니다. 새로운 방법을 사용하면 기존 시설의 에너지 효율성은 물론 최종 필름의 품질도 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어 의료 제품이나 절단 도구에 대한 코팅을 얻기 위한 특정 요구 사항을 결정할 때 필요한 특성을 가진 코팅을 얻는 데 도움이 되는 합성 조건을 개별적으로 선택해야 합니다. 이제 과학자들은 필요한 기계적, 물리화학적 특성을 지닌 코팅을 합성하는 바로 이 작업을 수행하고 있습니다.

- 본 보도자료는 원래 우랄연방대학교 홈페이지에 게재된 것입니다.