파무

작성자: 트리샤 라둘로비치 | 게시된 날짜:2023년 2월 14일 | 오후 3시 26분 | 공유하다:

고성능 재료 연구소(High-Performance Materials Institute)의 FAMU-FSU 공과대학 연구원 팀은 의약품 전달 시스템, 전자 제품, 우주 여행 및 기타 응용 분야에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 첨단 나노 물질의 열적 한계를 탐구하고 있습니다.

산업 및 제조 공학 조교수인 Rebekah Sweat가 이끄는 연구팀은 정제된 질화붕소 나노튜브가 불활성 환경의 극한 온도에서도 어떻게 안정적으로 유지되는지에 대한 최초의 연구를 완료했습니다.

그들의 연구는 Applied Nano Materials 저널에 게재되었습니다.

질화붕소 나노튜브(BNNT)는 탄소 나노튜브보다 더 강하고 고온에 더 잘 견딥니다. 탄소 사촌과 마찬가지로, 이 구조는 나노미터(10억분의 1미터 길이)로 측정되는 구조입니다.

그러나 이러한 재료를 제조하는 것은 어렵습니다. BNNT에 대한 현재 방법은 더 새로운 것이며 아직 탄소 나노튜브에 대해 고안된 방법과 동일한 양을 생산하지 않습니다. 그렇기 때문에 그들이 어떻게 기능하는지에 대해 더 많이 배우는 것이 중요합니다.

연구원들은 BNNT가 제조되는 화학적으로 비활성인 분위기인 불활성 환경에서 최대 1800°C에서 완전히 안정하다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 BNNT가 기계적 특성을 잃지 않고 짧은 기간 동안 2200°C의 온도를 견딜 수 있다는 것을 배웠습니다.

“이 연구는 미래에 매우 유용한 특성을 밝혀내는 것입니다.”라고 Sweat는 말했습니다. “우리는 BNNT가 언제 어떻게 열적으로 손상되는지에 대해 더 확실한 지식을 갖고 있습니다. 왜냐하면 모든 재료에는 한계가 있기 때문입니다. 우리는 이러한 유형의 복합재의 특성을 더 잘 활용하기 위해 이러한 유형의 복합재를 만드는 방법을 변경했습니다."

이러한 가볍고 강한 복합 재료의 잠재적인 응용 분야는 다양합니다. 터빈이나 엔진처럼 뜨거워지는 모든 것은 이를 사용하여 고온 환경에서 작동할 수 있습니다. 열 전도성이 있어 열이 빠르게 확산되고 기계적 안정성이 구조적 강화를 제공합니다.

BNNT는 우주 탐사에 대한 특별한 가능성을 보여줍니다. 열을 전도하고 전류를 절연하며 방사선을 차단하는 능력은 우주 탐사선이나 우주선이 지구 대기권으로 재진입하는 동안 사용될 수 있습니다. 이러한 동일한 특성으로 인해 고성능 전자 장치에도 유용합니다.

“고온에서 이러한 나노튜브의 거동을 이해하는 것은 제조 및 최종 사용 모두에서 극한 조건을 견딜 수 있는 재료를 만드는 데 중요합니다.”라고 수석 저자이자 박사 과정 학생인 Mehul Tank가 말했습니다. "이러한 조건에서 이들이 어떻게 기능하는지 더 잘 이해하면 세라믹 및 금속과 같은 고온 처리 매트릭스를 사용하는 복합재의 더 나은 제조를 개발할 수 있을 것입니다."

이 작업은 학술 연구를 잠재적인 상업 프로젝트로 전환하는 데 도움을 주기 위해 상업화 사무국(Office of Commercialization)이 주최한 행사인 FSU의 GAP 상업화 투자 프로그램에서 얻은 보조금으로 부분적으로 자금을 조달했습니다. Office of Commercialization의 경쟁력 있는 신청 프로세스를 통해 2022년에 Sweat가 받은 자금은 GAP 프로젝트의 초점인 BNNT-세라믹 매트릭스 복합재의 처리 온도를 밝히는 이 작업의 단계를 지원했습니다.

GAP 자금 지원과 함께 이 연구는 버지니아에 본사를 둔 BNNT Materials와의 파트너십을 통해 지원되었습니다. 이 회사는 BNNT를 합성하고 플로리다 주립대학교 연구진과 협력하여 나노튜브가 고온에서 어떻게 살아남았으며 다양한 화학 작용이 어떻게 수행되는지 알아냈습니다.

“GAP는 우리 팀이 새로운 길을 모색하는 데 도움이 되었고 이 작업을 더욱 발전시키기 위한 협업을 장려했습니다.”라고 Sweat는 말했습니다. "연구실의 연구를 산업과 관련된 재료로 변환하는 응용 프로세스와 강조점은 흥미로운 신흥 기술에 대한 연구에 집중하는 데 도움이 됩니다."