Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) сконструировали аппарат, в котором с использованием электроимпульсной технологии получают наноразмерные порошки металлов, используемые как при проведении исследований, так и в производстве различной продукции гражданского и специального назначения.

Нанопорошок металла получается в результате взрыва металлической проволоки под воздействием импульса тока.

«Проволока толщиной от 0,2 до 0,4 миллиметра периодически подается во взрывную камеру. Взрываемый участок проволоки помещается между высоковольтным и заземленным электродами. Когда цепь замыкается, происходит пробой, и металл «взрывается», образуя смесь пара и капель. Затем пар конденсируется до капель, а капли расплавленного металла затвердевают, образуя порошки с размерами частиц от десятков до сотен нанометров. Твердые наночастицы, потоком циркулирующего в установке газа, выносятся из объема взрывной камеры в фильтр, конструкция которого позволяет разделить газ и твердые частицы, то есть нанопорошки осаждаются», — описал технологию старший научный сотрудник лаборатории 12 ИФВТ ТПУ Сергей Журавков, курирующий в лаборатории это направление.

Разработки технологии электрического взрыва проводника (ЭВП), а также конструкции установки, которая бы позволяла реализовать данную технологию на практике, впервые были начаты в Томске группой инженеров-политехников из НИИ Высоких напряжений при ТПУ. В состав группы разработчиков технологии и установок ЭВП вошел и Яворовский Николай Александрович, который в настоящее время руководит лабораторией 12.

Технология ЭВП позволяет «взорвать» практически любой металл или сплав, из которого можно сделать проволоку соответствующего диаметра, подобрать режимы (условия) взрыва для конкретного материала и задать параметры конечного продукта. Для сохранения уникальных свойств, получаемых нанопорошков, процесс ЭВП проходит в инертной атмосфере — для этого в установку закачивают аргон: в противном случае активные нанопорошки металлов, реагируя с кислородом воздуха, будут интенсивно окисляться и даже могут загореться. После получения нанопорошок необходимо пассивировать (например, покрыть поверхность частиц порошка пленкой оксидов). И только после пассивации порошок просеивают и фасуют в герметичную тару: полиэтиленовые рукава или стеклянные ампулы в инертной атмосфере. В штатном режиме установка может работать восемь часов без перер ыва.

«У нас нет задачи реализовывать порошок в больших количествах — как правило, его заказывают для научных исследований, — пояснил заместитель руководителя проекта «Импульс» Михаил Хаскельберг. — Непосредственно установки покупают крупные промышленные предприятия».

Спектр применения нанопорошков, по словам политехников, очень широк: порошковая металлургия, очистка питьевой воды и промстоков, в качестве активных компонентов катализатов для нефтехимического синтеза, получение новых сплавов и керамики и т.д.

Ориентировочная стоимость установки, разработанной в ТПУ, для российских заказчиков от 3,5 миллионова рублей. В этом году аппарат, в котором применены новые решения в источнике питания и технологическом модуле, томичи поставили в США.