شركة MechSyn الألمانية تطور عملية ميكانيكية كيميائية لتصنيع كربيد الكروم في درجة حرارة الغرفة بموصلية كهربائية تفوق بكثير المنتجات التجارية

أخبار ar.wedoany.com، طورت شركة MechSyn الألمانية عملية ميكانيكية كيميائية جديدة لتصنيع كربيد الكروم النقي طوريًا (Cr₃C₂) مباشرة في درجة حرارة الغرفة، حيث أظهرت المواد الناتجة موصلية كهربائية تفوق بكثير المنتجات المتاحة تجاريًا.

نُشرت هذه النتائج في مجلة RSC Mechanochemistry الصادرة عن الجمعية الملكية للكيمياء (Royal Society of Chemistry). يتطلب التصنيع التقليدي لكربيد الكروم عادةً درجات حرارة تتجاوز 1400 درجة مئوية وأجواء من غازات مختزلة قوية. ورغم أن المسارات الميكانيكية الكيميائية المبكرة تمكنت من خفض الاحتياجات الحرارية، إلا أنها كانت لا تزال تتطلب معالجة حرارية لاحقة عند حوالي 800 درجة مئوية. أما الطريقة الجديدة من MechSyn، فتعتمد على طحن كرات مسحوق الكروم والكربون تحت ضغط، مما يتيح الحصول مباشرة على Cr₃C₂ بنقاوة طورية تتجاوز 99% دون الحاجة إلى معالجة حرارية لاحقة بدرجات حرارة عالية. تشير الدراسات إلى أن التحكم في ضغط التفاعل يتيح تحقيق تكوين طوري انتقائي للكربيدات في ظروف أكثر اعتدالًا بشكل ملحوظ، وتوضح هذه العملية كيف يمكن للميكانيكا الكيميائية استخدام الطاقة الميكانيكية بشكل موجه لإحداث تفاعلات كيميائية. تشمل المزايا المحتملة انخفاض استهلاك الطاقة، وتقليل خطوات المعالجة الحرارية، وتحكمًا أفضل في خصائص المواد.

بالإضافة إلى مسار التخليق في درجات الحرارة المنخفضة، كشفت الدراسة أيضًا عن تأثير العملية الميكانيكية الكيميائية على خصائص المواد. فقد أظهرت الطلاءات المحضرة باستخدام Cr₃C₂ المُصنّع ميكانيكيًا كيميائيًا موصلية كهربائية سطحية بلغت 6.7×10⁶ سيمنز/متر، مقارنة بـ 2.3×10⁵ سيمنز/متر للطلاءات القائمة على Cr₃C₂ التجاري. كما أظهرت هذه الطلاءات مقاومة تلامس أقل بشكل ملحوظ، وهو معلمة حاسمة في تطبيقات خلايا الوقود. يعزو فريق البحث هذا الاختلاف إلى انخفاض الأكسدة السطحية أثناء التخليق والمعالجة في ظروف خاملة. ترتبط هذه النتائج ارتباطًا وثيقًا بتقنيات الطاقة الكهروكيميائية، حيث تؤثر الموصلية الكهربائية ومقاومة الواجهة والاستقرار طويل الأمد بشكل مباشر على أداء المكونات. وعلى الرغم من استخدام كربيد الكروم كنظام نموذجي، إلا أن إمكانات مماثلة قد تظهر أيضًا في أنظمة كربيد التيتانيوم، وكربيد الموليبدينوم، وكربيد التنجستن، ونيتريد التيتانيوم، بالإضافة إلى بوريدات مختلفة، والتي تُدرس حاليًا على نطاق واسع كحوامل للعوامل المساعدة، وعوامل مساعدة كهربائية، ومواد موصلة للبطاريات وخلايا الوقود.

تم التحقق من صحة مفهوم التخليق هذا على المستويين المختبري وشبه الصناعي. ويتركز العمل الحالي على تطوير مفاعلات ميكانيكية كيميائية أكبر حجمًا لدفع هذه التقنية نحو الانتقال إلى الإنتاج الصناعي لمواد الكربيدات والنيتريدات والبوريدات عالية الأداء. تجمع هذه المواد بين الموصلية الكهربائية العالية، والمقاومة الكيميائية، والاستقرار الحراري، والقوة الميكانيكية، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل حوامل العوامل المساعدة، والمحللات الكهربائية، والبطاريات، والسيراميك الموصل، وتقنيات أشباه الموصلات.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com