현재 나노기술 - 보도 자료: 지금까지 만들어진 것 중 가장 내열성이 있는 물질 찾기: UVA Engineering, 고온 재료 발전을 위해 DOD MURI 상 획득

플라톤에 의해 재발행

팔로워 : 0

홈 > PR 기사 > 역대 최고의 내열성 물질 찾기: UVA Engineering, 고온 소재 발전을 위해 DOD MURI 상 획득

박사후 연구원 Sandamal Witharamage(왼쪽부터)는 국방부 종합 대학 연구 이니셔티브 보조금을 받아 새로운 행성 및 지질학에서 영감을 받은 고온 물질을 개발하는 Elizabeth J. Opila 교수 팀의 일원입니다.

신용
버지니아대학교 공학 및 응용과학대학

요약 :
지금까지 만들어진 것 중 가장 내구성이 뛰어나고 내열성이 뛰어난 소재가 눈에 잘 띄지 않을 수도 있습니다.

지금까지 만들어진 것 중 가장 내열성이 뛰어난 물질 찾기: UVA Engineering, 고온 소재 발전을 위해 DOD MURI 상 획득

버지니아 주 샬러츠빌 | 게시일: 8년 2023월 XNUMX일

미국 국방부는 지구와 우주에서 발견되는 광물과 암석이 차세대 고온 물질의 비밀을 담고 있는지 알고 싶어합니다. 이를 알아보기 위해 국방부는 종합 대학 연구 이니셔티브(MURI)를 통해 버지니아 대학과 애리조나 주립 대학 팀에 6.25만 달러를 지원했습니다. 이 그룹은 UVA의 Rolls-Royce Commonwealth 교수이자 재료 과학 및 공학부 학과장인 Elizabeth J. Opila가 이끌고 있습니다.

경쟁이 치열한 MURI는 기초 과학 연구에 자금을 지원하며 국방부는 다양한 분야의 집단적 통찰력을 통해 관심 분야에서 획기적인 발전을 이룰 것으로 기대하고 있습니다.

바위 읽기
Opila는 “에너지 생산, 극초음속 및 적층 제조와 같은 새로운 기술이 필요하기 때문에 고온 재료가 호황을 누리고 있는 시기입니다.”라고 말했습니다. “[사람들은] 다양한 요소를 다양한 방식으로 혼합하는 새로운 구성 공간을 탐색하고 있습니다. 게다가 우리는 지질학적으로나 행성에서 영감을 받은 이 소재에 대해 생각하고 있는데, 정말 재미있습니다.”

광물과 암석은 과학자들이 일반적으로 사용하는 화합물 재료에 비해 복잡하기 때문에 이 프로젝트의 잠재력이 흥미진진하다고 Opila는 말했습니다.

“지질학자들은 지구가 어떻게 형성되었는지, 그리고 이러한 다양한 물질을 어디서 찾을 수 있는지에 집중하고 있습니다.”라고 Opila는 말했습니다. "우리는 그 지식을 응용 프로그램 공간으로 가져오고 싶습니다."

특정 물리적 특성을 선택하여 연구원들은 대자연의 광물 구성, 온도, 압력 및 이러한 힘의 급격한 변화를 복사하여 합성 물질을 만들 것입니다. 목표는 고온 재료를 가공하여 사람이나 자연이 만들어낸 모든 것을 능가할 수 있는 수단과 성분을 극적으로 확장하고 다른 사람들을 위해 문서화하는 것입니다.

내화 재료 찾기
강한 열이나 부식 조건에서 약해지거나 녹거나 분해되지 않는 더 나은 내화 재료에 대한 요구를 해결하기 위해 육군 연구실은 지구 및 외계 물질의 새로운 내화 거동에 대한 제안을 요청했습니다. 여러 목표 중에서 Opila 팀은 매우 뜨거운 환경(예: 3,000도 제트 엔진)에서 사용되는 현재 세라믹, 합금 및 코팅보다 성능이 뛰어난 다양한 신소재를 설계, 제작, 테스트 및 설명할 것입니다.

Opila는 전직 NASA 과학자이자 내열성 및 내식성 소재 분야의 혁신가입니다. 그녀의 협력자들은 UVA의 공학 및 응용 과학 대학과 ASU의 물질, 운송 및 에너지 공학 대학의 지질학, 컴퓨터 모델링 및 재료 과학 전문가입니다. 분자과학; 그리고 지구와 우주 탐사.

빠른 추적 검색
UVA 엔지니어링 부문의 Opila 공동 연구 책임자는 Whitney Stone 기계 및 항공우주 공학 교수인 Patrick E. Hopkins와 재료 과학 및 공학 조교수 Bi-Cheng Zhou입니다.

Hopkins의 ExSiTE 연구소는 열 특성 측정을 위한 레이저 기반 기술을 전문으로 합니다. 그의 연구실은 팀이 생각해낸 물질의 특성을 파악하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

Zhou는 CALPHAD 방법의 변형을 발명하여 기능을 확장한 것으로 알려진 전산 모델러입니다. 그와 또 다른 전산 모델링 전문가인 ASU 재료 과학 및 공학 조교수 Qijun Hong은 각자의 전문 지식을 활용하여 두 학교에서 시도할 수 있는 실험 실험실의 유망한 "레시피"를 빠르게 발견할 것입니다.

ASU 연구실은 열역학 분야의 저명한 학제간 전문가이자 Navrotsky Eyring 우주 재료 센터 소장인 Alexandra Navrotsky와 광물학자이자 재료 화학자이자 ASU 분자 과학 및 지구 및 우주 탐사 학교의 교수인 Hongwu Xu가 운영합니다. .

팀은 장래의 레시피를 만들고 분석할 것입니다. 종종 테스트를 위해 샘플을 교환한다고 Opila는 말했습니다. 그녀의 실험실은 극심한 열을 가져오는 반면 ASU 실험실은 고온 테스트뿐만 아니라 강한 압력을 가합니다.

클리핑 쿠폰
테스트 샘플의 합성은 일반적으로 분말 형태의 원소로 시작된다고 UVA 박사는 말했습니다. 표적 물질 또는 표적의 구성 요소를 분리하기 위해 화학적으로 변형된 학생 Pádraigín Stack.

희석, 가열, 건조하여 다시 분말로 만든 새로운 조성물을 소결합니다. 이 공정은 충분한 열과 압력을 가하여 조밀한 재료 퍽을 형성하는 과정입니다. 쿠폰이라고 불리는 퍽의 얇은 조각은 연구원들이 다양한 테스트를 수행할 샘플을 제공합니다. 예를 들어 Opila 연구실에서 빠른 속도로 증기에 노출시키거나 ASU에서 다이아몬드 모루를 사용하여 지질학적 압력을 가합니다.

이러한 전통적인 합성 방법 외에도 팀은 고압의 가열된 물에서 발생하는 열수 합성과 같은 행성 또는 지질 현상에서 영감을 얻은 접근 방식을 시도할 것입니다. 지구의 뜨겁고 가압된 내부에는 물이 풍부하기 때문에 열수 과정은 예를 들어 많은 재생 에너지 응용 분야에 중요한 구성 요소인 희토류 원소를 포함하는 광물의 형성과 관련되어 있습니다.

실험실에서 열수 합성은 액체 위에서 이동하는 기체 분자가 시스템 내에서 높은 증기압을 발휘하도록 폐쇄 용기의 뜨거운 물 기반 용액에서 결정을 형성하는 것과 관련됩니다.

희토류 원소의 딜레마
MURI 프로젝트의 초점 중 하나는 희토류 원소를 활용하는 것입니다. 많은 희토류 원소는 항공 및 극초음속 비행의 환경 차단 코팅은 물론 배터리, LED 장치 및 점점 수요가 증가하는 기타 제품과 같은 기존 고온 소재에 이미 사용되고 있지만 비용이 많이 듭니다. 실제로 드물지는 않지만 토양과 암석에서 원소를 분리하려면 수십 단계가 필요하며 대부분이 오염됩니다.

“우리가 사용할 모든 희토류 산화물은 현재 광물에 들어있습니다.”라고 Opila는 말했습니다. “누군가가 그것들을 채굴한 다음 그것들을 모두 분리해야 합니다. 예를 들어, 이테르븀과 루테튬은 주기율표에서 이웃한 원소입니다. 화학적으로 매우 유사하기 때문에 많은 화학 물질이 포함된 66단계를 거쳐 불쾌한 폐기물이 생성됩니다.”

분리 문제로 인해 Opila는 자신과 학생들이 MURI와 관련하여 진행 중인 또 다른 프로젝트의 핵심에 대해 다음과 같은 질문을 하게 되었습니다. 그냥 좀 치우고 그걸로 재료를 만드시겠어요?”

그들은 고속 증기 및 사막 모래와 같은 위험으로부터 제트 엔진 부품을 보호하는 환경 차단 코팅 또는 EBC를 개선하기 위해 일반적인 광물인 제노타임을 실험하고 있습니다. 섭취된 모래는 유리로 녹아 코팅에 침투할 경우 기본 합금과 반응할 수 있습니다.

Stack은 “특정 광물은 땅에서 찾을 수 있기 때문에 안정적이라는 것을 알고 있습니다.”라고 말했습니다. “땅에서는 금속성 철을 찾을 수 없습니다. 산화철이 안정하기 때문에 산화철을 찾을 수 있습니다. 어떤 것이 왜 안정적인지, 다른 유용한 특성이 있는지 탐구하고 그 지식을 활용하여 더 나은 것을 만들어 봅시다.”

####

자세한 내용은 클릭하세요 여기에서 지금 확인해 보세요.

연락처 :
제니퍼 맥마나메이
버지니아대학교 공학 및 응용과학대학
사무실 : 540-241-4002

의견이 있으시면 제발 Contact 우리.

7th Wave, Inc. 또는 Nanotechnology Now가 아닌 뉴스 릴리스 발행자는 전적으로 컨텐츠의 정확성에 대한 책임이 있습니다.

서표: