Científicos del Centro Científico de Tomsk de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, utilizando el método de síntesis autopropagada de alta temperatura, obtuvieron compuestos poliméricos electroconductores únicos basados en carbosiliciuro de titanio y fases que contienen nitrógeno, que resisten temperaturas de hasta 400 °C.
Una de las áreas actuales de la ciencia es la creación de nuevos materiales con propiedades eléctricas y térmicas mejoradas, incluidos los compuestos electroconductores capaces de soportar altas temperaturas. El carbosiliciuro de titanio que obtuvimos, basado en las llamadas fases MAX, combina las mejores propiedades de la cerámica y los metales gracias a una estructura en capas similar a la del grafito
La base para el desarrollo de nuevos compuestos poliméricos con propiedades mejoradas fue un método patentado en el que el carbosiliciuro de titanio se obtuvo por primera vez como resultado de una reacción de combustión a altas temperaturas bajo presión de argón en un reactor.
El nuevo material se sintetiza en dos etapas, donde en la primera etapa se mezclan tres tipos de polvos elementales puros: titanio, silicio y carbono.
Luego realizamos la reacción, utilizando nitrógeno en lugar de argón inerte en el reactor, que forma fases de nitruro adicionales y entra en la red cristalina del material, mejorando así sus propiedades. Como resultado de la reacción a una temperatura superior a 2100 °C, se obtuvo carburo de titanio y carbosiliciuro de titanio, en una proporción de 15 y 85% respectivamente. Es este polvo el que se añade a la mezcla habitual de tres componentes de polvos, y esta composición ya se sintetiza en el reactor
Variando la proporción de polvo obtenida como resultado de la primera síntesis y la composición inicial, los científicos del Centro Científico de Tomsk encontraron las proporciones ideales del compuesto final.
Resultó óptimo cuando, en la segunda etapa del proceso, se diluyó en un 40-60% con el producto sintetizado en la primera etapa del ciclo de producción. Es este carbosiliciuro de titanio el que se distingue por las más altas propiedades eléctricas y térmicas, incluida una resistividad superficial de 50-100 ohmios y una temperatura de funcionamiento de hasta 400 °C
Los compuestos poliméricos electroconductores basados en carbosiliciuro de titanio tienen un espectro de aplicación muy amplio. Son necesarios en el desarrollo de diversos dispositivos de calefacción y dispositivos microelectrónicos que se calientan a altas temperaturas. Los compuestos sintetizados en el Centro Científico de Tomsk de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia pueden encontrar aplicación en supercondensadores, baterías de polímero de litio, sensores de gas y biológicos, pantallas para la protección contra interferencias electromagnéticas y descargas electrostáticas, reemplazando potencialmente a los metales y a los materiales conductores convencionales en diversas áreas de aplicación.
El grupo de investigación del centro continuará estudiando la influencia de diversos aditivos en la composición de la mezcla inicial sobre las propiedades del material sintetizado para buscar composiciones óptimas para diversas aplicaciones.
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