https://sarabic.ae/20260724/علماء-روس-يطورون-غلاف-كربوني-يساعد-الجسيمات-النانوية-على-تحمل-حرارة-تصل-إلى-1400-درجة-دون-تكتل-1115477656.html
علماء روس يطورون غلاف كربوني يساعد الجسيمات النانوية على تحمل حرارة تصل إلى 1400 درجة دون تكتل
علماء روس يطورون غلاف كربوني يساعد الجسيمات النانوية على تحمل حرارة تصل إلى 1400 درجة دون تكتل
سبوتنيك عربي
طور باحثون في معهد بوريسكوف للحفز التابع لفرع سيبيريا في الأكاديمية الروسية للعلوم طريقةً لإنتاج مواد أكسيد السيريوم والزركونيوم متناهية الصغر عند درجات حرارة... 24.07.2026, سبوتنيك عربي
2026-07-24T19:00+0000
2026-07-24T19:00+0000
2026-07-24T19:00+0000
مجتمع
علوم
العالم
روسيا
جامعات روسية
أخبار الأبحاث العلمية
جسيمات نانوية
https://cdn.img.sarabic.ae/img/07e8/08/1b/1092143213_0:15:3276:1858_1920x0_80_0_0_6f1f0fd111b6f71557463566e922fe8a.jpg
أهمية هذه الموادتتميز أكاسيد السيريوم والزركونيوم ذات البنية البلورية البيروكلورية بقدرتها على تخزين الأكسجين بكفاءة عالية وإطلاقه عند تغير الظروف. هذه الخاصية تجعلها جذابةً للعمليات الحفزية وغيرها من التقنيات التي تتطلب حركة سريعة للأكسجين عبر المادة.مع ذلك، يتطلب إنتاج هذه البنية تسخين المادة إلى ما يقارب 1400-1500 درجة مئوية في جو مختزل. عند هذه الدرجات، تبدأ جزيئات السيراميك النانوية بالتلبد، إذ تتحد معًا، وتكبر حجمًا، وتفقد جزءًا كبيرًا من مساحة السطح التي تجعل المواد النانوية مفيدة.كيف يعمل "الغلاف" الكربونيلمنع هذا التدهور في الأداء، غطى الباحثون كل جسيم نانوي على حدة بغلاف كربوني رقيق قبل المعالجة الحرارية.يعمل هذا الغلاف كحاجز مؤقت بين الجسيمات المتجاورة، مانعًا إياها من التلامس المباشر والاندماج لتكوين كتل أكبر. نتيجةً لذلك، يحتفظ البيركلور السيريوم-الزركونيوم النهائي ببنية جسيمية أدق وأكثر تجانسًا حتى بعد تسخينه إلى 1400 درجة مئوية.اختبار طريقتين للطلاءدرس الفريق طريقتين لإنشاء طبقة الكربون الواقية.في الطريقة الأولى، قام العلماء بتطبيق الكربون على أكسيد السيريوم-الزركونيوم المُنتج تجاريًا باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار، أو "CVD". خلال هذه العملية، تتفاعل الغازات على سطح ساخن وتشكّل طبقةً صلبةً رقيقة. على الرغم من نجاح هذه الطريقة في إنتاج غلاف كربوني، إلا أن التجمعات الموجودة في المسحوق التجاري حدّت من فعالية تثبيت أحجام الجسيمات الفردية.استخدم النهج الثاني طريقة "بيتشيني المعدلة"، وهي تقنية للتخليق الكيميائي تخلط فيها المركبات المحتوية على المعادن مع مواد عضوية لتكوين مادة أولية متجانسة. عادةً، يُزال الكربون الناتج عن المادة العضوية، لكن الباحثين احتفظوا به عمدًا واستخدموه كطبقة واقية.لا يزال هناك قيد مهملا يزال لبيركلور السيريوم-الزركونيوم الناتج نقطة ضعف أساسية عند استخدامه كعامل حفاز في بيئة مؤكسدة. فإذا سخّن فوق 900 درجة مئوية تقريبًا، يمكن أن يتحول تركيبه المنتظم إلى طور رباعي، مما يؤدي إلى فقدانه بعض الخصائص التي تجعله مفيدًا.ويمكن أيضًا تكييف هذه الطريقة مع مواد أكسيدية أخرى عالية الحرارة، والتي عادةً ما تفقد جزيئاتها النانوية بنيتها المفيدة أثناء عملية التصنيع، ومن خلال الحفاظ على فصل هذه الجزيئات أثناء تسخينها، يوفر "الغلاف" الكربوني طريقة عملية لإنتاج خزف متطور يحافظ على تشتته الدقيق حتى في ظل ظروف التصنيع القاسية.
https://sarabic.ae/20250317/علماء-روس-يطورون-مادة-نانوية-تغير-مستقبل-الإضاءة-الإلكترونية-1098718512.html
https://sarabic.ae/20260706/علماء-روس-يطورون-تقنية-بلورية-ثورية-للتحكم-في-استقطاب-الضوء-1114995104.html
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
2026
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
الأخبار
ar_EG
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
سبوتنيك عربي
feedback.arabic@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
علوم, العالم, روسيا, جامعات روسية, أخبار الأبحاث العلمية, جسيمات نانوية
علوم, العالم, روسيا, جامعات روسية, أخبار الأبحاث العلمية, جسيمات نانوية
علماء روس يطورون غلاف كربوني يساعد الجسيمات النانوية على تحمل حرارة تصل إلى 1400 درجة دون تكتل
طور باحثون في معهد بوريسكوف للحفز التابع لفرع سيبيريا في الأكاديمية الروسية للعلوم طريقةً لإنتاج مواد أكسيد السيريوم والزركونيوم متناهية الصغر عند درجات حرارة عالية للغاية، ومن خلال تغطية كل جسيم نانوي بطبقة رقيقة من الكربون، منع العلماء الجسيمات من الاندماج معًا وحافظوا على الخصائص اللازمة للحفز، وعلم المعادن، وتقنيات الطاقة البديلة.
تتميز أكاسيد السيريوم والزركونيوم ذات البنية البلورية البيروكلورية بقدرتها على تخزين الأكسجين بكفاءة عالية وإطلاقه عند تغير الظروف. هذه الخاصية تجعلها جذابةً للعمليات الحفزية وغيرها من التقنيات التي تتطلب حركة سريعة للأكسجين عبر المادة.
في بنية البيركلور، تشغل أيونات السيريوم والزركونيوم مواقع منتظمة، بينما تتوزع فراغات الأكسجين "وهي مواقع فارغة كان من الممكن أن تتواجد فيها ذرات الأكسجين" بنمط محدد، يدعم هذا الترتيب انتشار الأكسجين بسرعة، ويمنح المادة قدرتها المميزة على تخزين الأكسجين.
مع ذلك، يتطلب إنتاج هذه البنية تسخين المادة إلى ما يقارب 1400-1500 درجة مئوية في جو مختزل. عند هذه الدرجات، تبدأ جزيئات السيراميك النانوية بالتلبد، إذ تتحد معًا، وتكبر حجمًا، وتفقد جزءًا كبيرًا من مساحة السطح التي تجعل المواد النانوية مفيدة.
كيف يعمل "الغلاف" الكربوني
لمنع هذا التدهور في الأداء، غطى الباحثون كل جسيم نانوي على حدة بغلاف كربوني رقيق قبل المعالجة الحرارية.
يعمل هذا الغلاف كحاجز مؤقت بين الجسيمات المتجاورة، مانعًا إياها من التلامس المباشر والاندماج لتكوين كتل أكبر. نتيجةً لذلك، يحتفظ البيركلور السيريوم-الزركونيوم النهائي ببنية جسيمية أدق وأكثر تجانسًا حتى بعد تسخينه إلى 1400 درجة مئوية.
يؤدي الكربون وظيفةً ثانيةً مفيدةً أثناء عملية التخليق، ففي درجات الحرارة العالية، يساعد على اختزال السيريوم كيميائيًا، ما مكّن الباحثين من تكوين طور البيركلور المطلوب في جو خامل بدلًا من الاعتماد فقط على بيئة غاز مُختزل مُجهزة خصيصًا.
درس الفريق طريقتين لإنشاء طبقة الكربون الواقية.
في الطريقة الأولى، قام العلماء بتطبيق الكربون على أكسيد السيريوم-الزركونيوم المُنتج تجاريًا باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار، أو "CVD". خلال هذه العملية، تتفاعل الغازات على سطح ساخن وتشكّل طبقةً صلبةً رقيقة. على الرغم من نجاح هذه الطريقة في إنتاج غلاف كربوني، إلا أن التجمعات الموجودة في المسحوق التجاري حدّت من فعالية تثبيت أحجام الجسيمات الفردية.
استخدم النهج الثاني طريقة "بيتشيني المعدلة"، وهي تقنية للتخليق الكيميائي تخلط فيها المركبات المحتوية على المعادن مع مواد عضوية لتكوين مادة أولية متجانسة. عادةً، يُزال الكربون الناتج عن المادة العضوية، لكن الباحثين احتفظوا به عمدًا واستخدموه كطبقة واقية.
أنتج هذا النهج أدقّ أنواع البيركلور تشتتًا بعد التخليق عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية، لأن الكربون تشكّل حول الجزيئات أثناء تكوين المادة بدلًا من إضافته لاحقًا.
لا يزال لبيركلور السيريوم-الزركونيوم الناتج نقطة ضعف أساسية عند استخدامه كعامل حفاز في بيئة مؤكسدة. فإذا سخّن فوق 900 درجة مئوية تقريبًا، يمكن أن يتحول تركيبه المنتظم إلى طور رباعي، مما يؤدي إلى فقدانه بعض الخصائص التي تجعله مفيدًا.
لذلك، ينظر الباحثون إلى طريقة غلاف الكربون كأساس لمزيد من العمل، لا كحل نهائي شامل، ويتمثل هدفهم التالي في البحث عن مركبات البيركلور متعددة المكونات ذات التركيبات العنصرية المُحسَّنة، والتي تحافظ على استقرارها في نطاق أوسع من ظروف التشغيل.
ويمكن أيضًا تكييف هذه الطريقة مع مواد أكسيدية أخرى عالية الحرارة، والتي عادةً ما تفقد جزيئاتها النانوية بنيتها المفيدة أثناء عملية التصنيع، ومن خلال الحفاظ على فصل هذه الجزيئات أثناء تسخينها، يوفر "الغلاف" الكربوني طريقة عملية لإنتاج خزف متطور يحافظ على تشتته الدقيق حتى في ظل ظروف التصنيع القاسية.
