Kierownikiem projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki pt. „Nowe, funkcjonalne nanomateriały kompozytowe typu rdzeń-otoczka z rdzeniem żelazo-kobalt oraz żelazo-nikiel: wytwarzanie, właściwości oraz wpływ atmosfery utleniania i temperatury na wzrost otoczki” (2016/23/D/ST8/03268) jest dr inż. Marcin Krajewski z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk.
Nanostruktury magnetyczne w postaci nanodrutów są bardzo interesującymi i obiecującymi materiałami. Spektrum ich zastosowania obejmuje zarówno branżę medyczną, farmację, przemysł wojskowy, sektor przetwarzania i magazynowania energii, jak również inżynierię środowiska i katalizę. Choć dotychczas opracowano wiele rożnych sposobów otrzymywania tych nanostruktur, to przeważająca ich część wykorzystuje wysoko zaawansowane technologie oraz skomplikowane odczynniki chemiczne. Powoduje to znaczący wzrost kosztów ich wytworzenia. Utrudnieniem pozostaje także wdrożenie technologii produkcji na szeroką skalę przemysłową. Dlatego trwają nieustanne badania nad opracowaniem nowych sposobów ich otrzymywania.
Czym są nanokompozyty?
To materiały kompozytowe zbudowane przynajmniej z dwóch materiałów składowych, w których chociaż jeden z wymiarów jest mierzony w skali nanometrowej (10−9 m).
Zapytam o główny cel projektu.
Projekt ma na celu opracowanie technologii wytwarzania nowych funkcjonalnych nanokompozytów typu rdzeń-otoczka z rdzeniem bimetalicznym żelazo-kobalt lub żelazo-nikiel, a także ich charakteryzację strukturalną.
Aby osiągnąć ten cel, przeprowadzono szereg procesów polegających na użyciu zewnętrznego pola magnetycznego podczas reakcji chemicznej współstrącania jonów żelaza i kobaltu bądź żelaza i niklu. Spowodowało to wytworzenie nanostopów w formie nanołańcuchów składających się z nanocząstek Fe-Co, bądź Fe-Ni ułożonych w praktycznie proste linie. Następnie za pomocą obróbki termicznej przeprowadzonej w temperaturach sięgających 800 °C w atmosferach zawierających rożną zawartość tlenu zmodyfikowano powierzchnię stopów tworząc tzw. otoczki tlenkowe.
Tak wytworzone nanokompozyty typu rdzeń-otoczka poddano szczegółowej analizie fizyko-chemicznej.
Na co przełożą się wyniki badań?
Prowadzone przez mnie badania pomogą w utrzymaniu jakości i stabilności struktury badanych nanokompozytów oraz w przewidywaniu i kontrolowaniu ilości, rodzaju i grubości narastającej otoczki (warstwy tlenkowej) na powierzchni nanostruktur o podobnym składzie chemicznym, ale innych kształtach niż badane w projekcie.
Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia ich potencjalnych zastosowań, gdzie konieczna jest stabilność nanostruktury w kontakcie z innymi materiałami np. biologicznymi.
Życzymy samych sukcesów.
Sebastian Wach
