Questo grafico mostra la struttura di una ceramica creata da un polimero simile all'acqua brevettato dalla Kansas State University. La ceramica ha una struttura casuale che fornisce stabilità alle alte temperature. Il silicio nella ceramica si lega all'azoto e al carbonio ma non al boro; il boro si lega all'azoto ma non al carbonio; e il carbonio si lega a un altro carbonio per formare stringhe simili al grafene. Credito:Kansas State University
Tessuti in ceramica, lame migliorate del motore a reazione, Ceramiche stampate in 3D e batterie migliori potrebbero presto diventare realtà, grazie a un polimero recentemente brevettato da un ingegnere della Kansas State University.
Utilizzando cinque ingredienti:silicio, boro, carbonio, azoto e idrogeno—Gurpreet Singh, Harold O. e Jane C. Massey Neff professore associato di ingegneria meccanica e nucleare, ha creato un polimero liquido in grado di trasformarsi in una ceramica con pregiate proprietà termiche, proprietà ottiche ed elettroniche. Il polimero simile all'acqua, che diventa una ceramica quando riscaldata, può anche essere prodotto in serie.
"Questo polimero è un materiale utile che funziona davvero, " Ha detto Singh. "Di tutti i materiali che abbiamo ricercato negli ultimi cinque anni, questo materiale è il più promettente. Ora possiamo pensare di usare la ceramica dove non potresti nemmeno immaginare".
Singh è il principale inventore del brevetto, "Silazani modificati con boro per la sintesi di ceramiche SiBNC". Romil Bhandavat, 2013 dottore di ricerca in ingegneria meccanica, è un co-inventore.
Gli ingegneri hanno sviluppato il polimero trasparente che assomiglia all'acqua e ha la stessa densità e viscosità dell'acqua, a differenza di altri polimeri contenenti silicio e boro.
"Abbiamo creato un liquido che rimane liquido a temperatura ambiente e ha una durata di conservazione più lunga rispetto ad altri polimeri SiBNC, " Disse Singh. "Ma quando riscaldi il nostro polimero, subisce una transizione da liquido a solido. Questo polimero liquido trasparente può trasformarsi in un nero molto, ceramica simile al vetro."
Le ceramiche sono preziose perché resistono a temperature estreme e vengono utilizzate per una varietà di materiali, comprese le candele, motori jet, forni ad alta temperatura o anche materiali per l'esplorazione dello spazio.
Questi barattoli mostrano variazioni di un polimero liquido brevettato dalla Kansas State University che assomiglia all'acqua e ha la stessa densità e viscosità dell'acqua. Il polimero diventa una ceramica quando riscaldato e può essere prodotto in serie. Credito:Kansas State University
Come polimero preceramico, Singh ha affermato che il materiale liquido ha diverse proprietà importanti.
"Spesso, i ricercatori hanno esaminato solo le proprietà ad alta temperatura, "Singh ha detto. "Siamo tra i pochi che hanno esaminato altre proprietà, come l'elettronica, elettrochimico, proprietà termiche e ottiche e ha esposto queste proprietà in questo materiale".
La ricerca di Singh è stata supportata dal team di radiometria del National Institute of Standards and Technology e dalla National Science Foundation. Sta continuando a ricercare le possibilità del polimero per produrre fibre ceramiche e persino elettrodi per batterie.
Il brevetto è stato rilasciato alla Kansas State University Research Foundation, una società senza scopo di lucro responsabile della gestione delle attività di trasferimento tecnologico all'università.