Специалисты двух институтов Кольского научного центра РАН разработали способ покрывать углеродное волокно нанооболочкой из карбида вольфрама. Это соединение славится высокой твёрдостью и способностью ускорять химические реакции. Углеродное волокно лёгкое и прочное, но его свойства заметно зависят от условий работы, в том числе от температуры. Покрытие должно расширить возможности материала.
Волокно марки «Карбопон-В-22» помещают в расплав хлоридов натрия и калия с добавкой вольфрамата натрия и металлического вольфрама. При 750–900 °C вольфрам переходит на нити и соединяется с углеродом. Химики опробовали три режима: бестоковый перенос, импульсный и гальваностатический электролиз (при постоянной силе тока).
От режима зависит, какой карбид вырастет на волокне. Без тока образуется в основном монокарбид WC — сплошная плёнка толщиной в десятки нанометров. Это самый жёсткий вариант покрытия. При электролизе растёт доля более мягкого полукарбида W₂C, по данным исследователей — до 65 %. Он образует на нитях кристаллы размером 100–600 нанометров. Больше всего полукарбида получается при токе 0,9 А, температуре 900 °C и выдержке 30 минут.
Гальваностатический способ, по данным статьи, позволяет целенаправленно управлять составом композита. Покрытие при этом ложится равномерно, а волокна не спекаются между собой. Упругие свойства покрытий измерили контактным методом и установили, как они зависят от режима синтеза и доли W₂C.
Жёсткий вариант подходит для деталей под большой механической нагрузкой, например для микросенсоров. Покрытие с полукарбидом и развитой поверхностью — основа для катализаторов. По словам научного сотрудника Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН Владимира Долматова, композиты проявляют электрокаталитическую активность, в частности ускоряют разложение пероксида водорода. Авторы также видят в них основу для селективных сорбентов и молекулярных сит.
