دریافت گواهی ثبت اختراع تهیه نانوالیاف هافنیم کاربید ( HfC) به روش احیای پیش سازه الکتروریسی شده PVP/Hf

دکتر رحیم احسانی، رئیس پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی در گفت و گو با خبرنگار روابط عمومی پژوهشگاه فضایی ایران با اعلام خبر فوق اظهار داشت؛ در سال‌های اخیر نیاز به مواد جدیدی که علاوه بر قابلیت کارکرد در اتمسفرهای اکسیدی و خورنده، توانایی تحمل دماهای بالاتر از دو هزار درجه سانتی‌گراد را به مدت زمان طولانی داشته باشند، در صنایع مختلف به ویژه صنعت هوافضا به شدت احساس می‌شود. 

هافنیم کاربید (HfC) از جمله سرامیک‌های مهندسی دیرگدازی است که طی سال‌های اخیر به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی عالی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ترکیب با نقطه ذوب  3890 درجه سانتی‌گراد، خاصیت دیرگدازی عالی دارد و حتی نقطه ذوب آن از ترکیبات آلیاژی دوتایی متداول نیز بالاتر است.
 
وی در ادامه در خصوص اهمیت و کاربرد هافنیم کاربید افزود؛ مجموعه خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی منحصر به‌فرد این ماده، آن را به عنوان یک کاندیدای مناسب برای کاربرد در صنایع هوافضا و کاربردهای سایشی، ابزار برش و توربین‌ها، بوته‌های ذوب و نگهداری مذاب فلزات مطرح می‌کند. 

رئیس پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی در خصوص روش تهیه نانوالیاف‌ها نیز توضیح داد؛ تلاش‌های بسیاری برای طراحی و سنتز نانو مواد تک بعدی، مثل نانو میله‌ها، نانو سیم‌ها، نانو لوله‌ها و نانو الیاف انجام می‌شود. روش الکتروریسی یکی از مهم‌ترین روش‌های تولید نانوالیاف بوده و به دلیل نرخ کشش بسیار زیاد و سرعت بالای کرنش در حین سنتز موجب می‌شود تا این الیاف از جهت‌گیری مولکولی بسیار بالایی در راستای محور طولی لیف برخوردار شوند. 

به دلیل تبلور بیشتر و جهت‌گیری مولکولی بالاترِ ناشی از تاثیر نیروی الکتریکی در امتداد محور طولی نانوالیاف الکتروریسی شده، و احتمال حضور نقص سطحی کمتر در واحد طول نانولیف، این نانوالیاف به طور قابل توجهی از خواص مکانیکی بهتر شامل استحکام کششی، مدول و چقرمگی بالاتری نسبت به میکرو الیاف برخوردار هستند.

وی در تشریح این طرح اختراعی افزود؛ برای تهیه نانوالیاف هافنیم کاربید، نانوالیاف سرامیکی HfC با خلوص بالا و سطح ویژه زیاد به روش الکتروریسی و سپس احیای کربوترمال سنتز شد. مواد اولیه ارزان قیمت و دوستدار محیط زیست شامل هافنیم تتراکلرید، پلی وینیل پیرولیدون و اتانول به ترتیب به عنوان منابع هافنیم، کربن و حلال مشترک استفاده شد. نانو الیاف HfC با مورفولوژی مناسب و بدون دانه به‌وسیله عملیات حرارتی دو مرحله‌ای بر روی الیاف خام الکتروریسی شده (PVP-Hf) شامل پایدارسازی در هوا، پیش اکسایش در هوا و سپس احیای کربوترمال در دمای 1500 درجه سانتی‌گراد در اتمسفر آرگون تهیه و نانو الیاف الکتروریسی شده با انجام آنالیزهای EDX , FESEM, BET, TG/DSC XRD, مشخصه‌یابی شدند.