Karbon Nitrür Atılımı Malzeme Biliminde Büyük Gelişmelere Kapı Açıyor

İster bilgi işlem, sürdürülebilir enerji, ulaşım veya tamamen başka bir şeyle ilgili gelişmeleri tartışıyor olun, bunların hiçbiri malzeme bilimindeki temel atılımlar olmadan mümkün olamazdı. Bazı atılımlar diğerlerinden daha önemli olma potansiyeline sahip olsa da – 2023'ün ortalarında oda sıcaklığında potansiyel bir süper iletkene ilişkin heyecanı hatırlayın? – kullanılan malzemeler daha hafif, daha güçlü, daha ucuz vb. hale geldikçe her biri bir dizi sektörde ilerlemeyi kolaylaştırmada önemli bir rol oynar.

Bu amaçla, bilim insanları yakın zamanda karbon nitrürlerden elmastan daha sert bir malzeme üretmeye yönelik 30 yılı aşkın bir hedefi gerçekleştirmeyi başardılar. Bunun ne anlama geldiğini, böyle bir ürünün potansiyel kullanım örneklerini ve verimli üretim süreçlerinin geliştirilmesinden en çok fayda sağlayabilecek şirketleri öğrenmek için okumaya devam edin.

Atılım

Çalışma,CN İçeren Ultra Sıkıştırılamaz ve Geri Kazanılabilir Karbon Nitrürlerin Sentezi₄ dörtyüzlü” araştırmacıların dört karbon-nitrojen bileşiği ürettiğini gördü,

• oP8-TR
• hP126-Cı₃N₄
• tI14-Cı₃N₄
• tI24-TR₂

Bu, bileşiklerin son derece yüksek basınca (72 ila 134 GPa) ve sıcaklık ortamına (2500 K) maruz bırakıldığı elmas örs hücreleri kullanılarak elde edildi.

Güçlü kovalent bağlara sahip tetrahedral bir yapıya sahip olduğu söylenen ortaya çıkan bileşiklerin, ultra sıkıştırılamaz ve süper sert olma gibi özelliklere sahip olması ümit vericidir. Ek olarak, çeşitli uygulamalarda onları ilgi çekici hale getirebilecek çeşitli özellikler de sergilediler. Bunlar dahil,

• yüksek enerji yoğunluğu
• piezoelektrik
• fotolüminesans.

Bileşiklerin, özellikle elmaslara rakip olabilecek veya onu aşabilecek sertlikleri nedeniyle önemli olduğu düşünülüyor. Daha önce teorik olarak kabul edilen bu tür malzemelerin sentezi, yüksek basınçlı malzeme biliminde önemli bir ilerlemeye işaret ediyor.

Toplu Modül Vs. Mohs Ölçeği

Bu çalışmada bileşiklerin yığın modüllerinin 419 GPa gibi yüksek rakamlara ulaştığı tespit edilmiştir. Bunun elmaslarla (446 GPa) karşılaştırılabilir olduğunu belirtiyor ve şu anlama geliyor: “Dört karbon nitrürün tümü ultra sıkıştırılamaz malzemeler olarak sınıflandırılır”.

Bununla birlikte, iki ölçüm arasında net bir ayrım olması nedeniyle 'yığın modülünün' Mohs ölçeğiyle aynı olmadığının bilinmesi önemlidir.

Toplu Modül: Bu, bir malzemenin düzgün sıkıştırmaya karşı direncinin bir ölçüsüdür ve Pascal (Pa) gibi basınç birimleriyle ifade edilir. Bir malzemenin ne kadar sıkıştırılamaz olduğunu ölçer. Daha yüksek bir kütle modülü, malzemenin daha sert ve daha az sıkıştırılabilir olduğu anlamına gelir; bu da daha sert olabileceği anlamına gelir.

Mohs Ölçeği: Bu, malzemeleri diğer malzemelere göre çizilme direncine göre sıralayan niteliksel ve sıralı bir ölçektir. 1 (en yumuşak) ila 10 (en sert) arasında değişir. Mohs ölçeği, farklı minerallerin sertliğini karşılaştırmak için daha basit ve pratiktir ancak kütle modülü gibi sayısal veya kesin ölçümler sağlamaz.

Basitçe söylemek gerekirse, kütle modülü bir malzemenin sertliğini değerlendirmek için daha kesin bir yöntemdir; Mohs ölçeği ise bunu dolaylı olarak çizilme direnci aracılığıyla yapar.

Kullanımı-Cases

Sonuçları anladığınızda, böyle bir malzemenin gelecekteki bazı uygulamalarını hayal etmek daha kolay hale geliyor. Süper sertlik, piezoelektrik özellikler ve fotolüminesansın bir kombinasyonuna sahip olan sentezlenen karbon nitrürler, çeşitli uygulamalar için potansiyel olarak uygundur.

Elmas kadar sert karbon nitrürlerin potansiyel uygulamalarına açıklayıcı bir bakış.

Endüstriyel Uygulamalar: Süper sert yapıları onları kesici aletler, aşındırıcılar ve delme ekipmanları için uygun kılar. Bu araçların performansını ve ömrünü önemli ölçüde artırabilirler.

Elektronik ve Optoelektronik: Bu malzemelerin piezoelektrik ve fotolüminesans özellikleri, lazer teknolojisine yönelik sensörler, dönüştürücüler ve bileşenler dahil olmak üzere ileri elektronik ve optoelektronik cihazların geliştirilmesinde faydalı olabilir.

Enerji depolama: Yüksek enerji yoğunlukları göz önüne alındığında, bu karbon nitrürlerin enerji depolama çözümlerinde kullanılması araştırılabilir ve potansiyel olarak pillerin veya süper kapasitörlerin verimliliği ve kapasitesi arttırılabilir.

Havacılık ve Savunma: Sertlik, dayanıklılık ve termal stabilitenin birleşimi, onları havacılık ve savunma alanında aşırı koşullara dayanabilecek malzemeler gerektiren bileşenler açısından değerli kılabilir.

Tıbbi Teknoloji: Karbon nitrürlerin biyouyumlu doğası, protezler veya implant kaplamaları gibi biyomedikal alanlarda dayanıklılığı ve performansı artırmak için uygulamaların yolunu açabilir.

Açıkçası, bu bileşiklerin sergilediği özellikler onları çok ilgi çekici kılıyor ve mevcut ölçekte pratik üretim süreçlerinin bulunmamasına rağmen, devam eden araştırmalar için yeterli potansiyel sunuyorlar.

En İyi Gelişmiş Malzeme Bilimi Şirketleri

Karbon nitrürleri içeren yukarıda bahsedilen atılım merak uyandırıcı olsa da, yalnızca aşağıda listelenen şirketler gibi şirketlerin, bunları potansiyellerine ulaşmasını sağlayacak ürünlere dahil etme çabaları sayesinde mümkün olacaktır.

*Aşağıda verilen rakamlar bu yazının yazıldığı tarihte doğrudur ve değişebilir. Tüm potansiyel yatırımcılar ölçümleri doğrulamalıdır*

1. 3M Şirketi

3M Şirketi (MMM -4.57%)

Çeşitli bilimsel ve endüstriyel alanlardaki yenilikçiliğiyle tanınan 3M Şirketi, yeni sentezlenen karbon nitrürlerden büyük ölçüde faydalanabilir. Olağanüstü sertlikleri ve dayanıklılıklarıyla bu malzemeler, 3M'nin endüstriyel, sağlık hizmetleri, tüketici ve elektronik pazarlarına yönelik gelişmiş malzeme çözümlerine odaklanmasıyla iyi uyum sağlıyor. Özellikle süper sert yapıları 3M'in aşındırıcılarını ve kesici aletlerini geliştirebilirken, piezoelektrik ve fotolüminesans özellikleri de elektronik bileşenlerde ve optik sistemlerde uygulama alanı bulabilir. Karbon nitrürlerin 3M'in ürün gruplarına dahil edilmesi, daha verimli, dayanıklı ve çok yönlü malzemelerin geliştirilmesine yol açarak şirketin inovasyon mirasını daha da ileriye taşıyabilir.

2. General Electric

GE Havacılık (GE + 1.12%)

Çok uluslu bir holding olan General Electric (GE) de karbon nitrürlerin geliştirilmesinden kazanç elde edebilir. GE'nin havacılık, enerji üretimi ve yenilenebilir enerjiyi kapsayan geniş portföyü, bu gelişmiş malzemeleri ürün gruplarında devrim yaratmak için kullanabilir. Karbon nitrürlerin benimsenmesi, GE'nin teknolojik ilerleme ve sürdürülebilirlik konusundaki kararlılığında önemli bir adım olabilir.

3. Raytheon Teknolojileri

Raf Alanı Teknolojisi, Inc. (RXT -2.97%)

Son olarak, önde gelen havacılık ve savunma şirketlerinden Raytheon Technologies, yakın zamanda sentezlenen karbon nitrürlerden faydalanabilecek. Havacılık ve savunma uygulamalarına yönelik gelişmiş sistemler geliştirmede lider olan Raytheon'un ilgisi, bu ultra sıkıştırılamaz, süper sert malzemelerin yüksek mukavemetli, hafif bileşenlerin üretiminde kullanılmasında yatıyor olabilir. Karbon nitrürlerin olağanüstü özellikleri, onları, aşırı çevresel ve operasyonel koşullara dayanabilen malzemeler gerektiren havacılık yapıları ve savunma sistemleri için ideal hale getirerek Raytheon ürünlerinin dayanıklılığını ve performansını artırır.

Son Düşüncelerimiz

Bu çalışmanın amacına ulaşmak uzun bir yoldu. Otuz yıldan fazla bir süredir bilim insanları, 1989'da başlayan çabayla elmas kadar sert karbon nitrürler üretme hedefini takip ettiler. Artık bu başarıya ulaşıldığı için malzeme biliminde önemli bir dönüm noktası oldu ve bu durum artık odak noktasının bir kısmını değiştiriyor. Listelenen şirketler gibi şirketlerin sunduğu ticari uygulamalarda kullanılmak üzere bu tür malzemelerin geniş ölçekte tekrar tekrar nasıl sentezleneceği hakkında.