Los puntos cuánticos de MoO2 fortalecen los compuestos de cobre

Los puntos cuánticos de MoO2 fortalecen los compuestos de cobre


El desarrollo de una técnica hidrotermal para producir dióxido de molibdeno con puente enlazado (MoO2) puntos cuánticos para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los compuestos de cobre es el tema de un estudio reciente publicado en la revista Ciencia e Ingeniería de Materiales: A.

Los puntos cuánticos de MoO2 fortalecen los compuestos de cobre​​​​​​

​​​​​​Estudio: Mejora de las propiedades mecánicas de los compuestos de cobre mediante puntos cuánticos de MoO2 interconectados. Crédito: Fotografía Intothelight/Shutterstock.com

Compuestos de matriz de cobre (CMC): descripción general e importancia

Debido a sus propiedades eléctricas superiores, conductividad térmica e inercia química, el cobre y sus compuestos se han utilizado ampliamente como componentes estructurales en aplicaciones de ingeniería. Los compuestos de matriz de cobre (CMC) son los materiales más atractivos para aplicaciones de ingeniería que requieren una tolerancia superior a la temperatura y durabilidad microestructural.

Hoy en día, se requiere que los compuestos de matriz de cobre (CMC) tengan un mayor rendimiento general para satisfacer las necesidades de muchos sectores, incluidos el aeroespacial, el ferroviario eléctrico, el automotriz y el electrónico. Por lo tanto, diferentes refuerzos son cruciales para el avance a largo plazo de los compuestos de matriz de cobre y metal.

Nanopartículas para aumentar el rendimiento de las CMC

La adición de nanopartículas como materiales de refuerzo a las CMC es una técnica viable para mejorar sus propiedades mecánicas para satisfacer estas crecientes demandas. Las nanopartículas de óxidos, carburos y nitruros metálicos se utilizan comúnmente para reforzar las estructuras de cobre.

El molibdeno (Mo) ha atraído un gran interés científico debido a su alto módulo elástico, tenacidad y bajo costo. Debido a las interacciones sinérgicas en el marco de los nanocompuestos, la introducción de MoO2 puede aumentar significativamente la reducción de la fricción y el comportamiento de degradación de la matriz de cobre.

Agregación de nanopartículas: un problema importante para las CMC

Para las CMC reforzadas con nanomateriales, se requiere una adhesión interfacial robusta y una distribución homogénea del refuerzo en el compuesto para lograr un buen rendimiento general. Sin embargo, la agregación de nanopartículas con el aumento de la concentración de refuerzo se ha convertido en un obstáculo importante para la aplicación práctica de estos compuestos.

La agregación de nanopartículas de refuerzo en la matriz de cobre puede provocar la acumulación de tensión, lo que lleva a la formación de microfisuras tempranas y al deterioro de las propiedades mecánicas.

Para aumentar la dispersión uniforme de los materiales nanorreforzados, se pueden aplicar diversas técnicas, como la aleación física, la producción in situ, los procesos hidrotérmicos, los recubrimientos químicos, la mezcla a nivel molecular y la pirólisis por pulverización. El enfoque hidrotermal es el más utilizado, ya que las concentraciones de los nanomateriales a producir pueden regularse bien mediante un proceso químico líquido o multifásico.

Desarrollo de una novela MoO2 Puntos cuánticos para amplificar CMC

Usando un enfoque hidrotermal simple, los investigadores crearon dióxido de molibdeno (MoO) interconectado y similar a un puente único2 QD) en este estudio. El MoO generado2 Los puntos cuánticos se pueden romper fácilmente y distribuir uniformemente en el sustrato de cobre durante el proceso de aleación debido a la fragilidad de la estructura del compuesto.

Se utilizó un proceso de reducción de hidrógeno para producir el compuesto de cobre. Finalmente, el refuerzo compuesto ha sido profundamente estudiado y tratado con diferentes métodos de caracterización.

Se utilizó la técnica de difracción de rayos X (XRD) para estudiar las fases de los compuestos de cobre. La estructura de fase de MoO2 Los QD se estudiaron utilizando espectrometría de fotoelectrones de rayos X (XPS) con un objetivo de aluminio como fuente de excitación. Las propiedades estructurales y las morfologías de fractura por tracción de los materiales compuestos se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM).

Desarrollos clave del estudio y perspectivas futuras

En este estudio, los investigadores fortalecieron los compuestos de matriz de cobre (CMC) utilizando el enfoque hidrotermal para crear un MoO único.2 puntos cuánticos. Bajo2 Debido a su estructura interconectada y fragilidad, los puntos cuánticos se pueden romper y dispersar fácilmente en el sustrato de cobre durante el proceso de molienda de bolas.

Las propiedades mecánicas del compuesto se pueden ajustar cambiando la cantidad de MoO2. Basado en la correcta distribución del MoO2 QDs, interacción cohesiva entre MoO2 y cobre, y las propiedades mecánicas del material compuesto se pueden mejorar sinérgicamente.

Refuerzo de los composites de cobre con MoO2 Quantum Dots dio como resultado un aumento significativo en el rendimiento y la resistencia a la tracción mientras mantenía una buena conductividad y elongación.

Esta publicación sienta las bases para la preparación de CMC que pueden cambiar la forma de las partículas de refuerzo para mejorar su dispersabilidad. Se espera que estos resultados allanarán el camino para expandir el uso de compuestos reforzados con nanopartículas en un futuro próximo.

Relación

Tong, W. et al. (2022). Mejora de las propiedades mecánicas de los compuestos de cobre mediante puntos cuánticos de MoO2 interconectados. Ciencia e Ingeniería de Materiales: A. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509322007602?via%3Dihub

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