俄罗斯研发出硬度可调碳化钨复合材料

近日，俄罗斯科学院科拉科学中心(Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences)下属稀有元素与矿物原料化学技术研究所联合北方工业生态问题研究所，成功开发出一种在碳纤维表面沉积纳米级碳化钨涂层的高级合成工艺，并实现对其材料硬度的精准调控。相关研究成果已发表于《俄罗斯化学通报》(Russian Chemical Bulletin)。

该研究团队采用熔盐电化学合成技术，以“Carbopon B 22”牌号碳纤维为基体，将其置于 750—900 °C 的氯化钠、氯化钾及含钨盐熔体中。通过切换电化学合成模式，研究人员实现了涂层相组成与力学性能的连续定制：

无电流模式：优先生成高硬度的一碳化钨(WC)均匀薄膜(厚度仅数十纳米)，使复合材料的弹性模量高达 672 吉帕(GPa)，极大地提升了抗极值机械载荷能力，适用于微型传感器及高磨损部件。

恒电流/脉冲模式：使较“软”的半碳化钨(W₂C)相占比提升至 65%，在纤维表面生长出数百纳米级别的晶体，弹性模量可调至 524 吉帕，显著增加了比表面积与相界面，为化学催化剂与电催化剂载体提供了理想的微观形貌。

研究员弗拉基米尔·多尔马托夫(Vladimir Dolmatov)指出，该项研究属于俄罗斯北极固体矿产开采与综合生态平衡加工技术工程中心项目的一部分。科拉科学中心此前已成功在碳纤维上实现了钽、铌、钼和铬碳化物的沉积，近期还将发布碳化钛的相关数据。这种“碳纤维-难熔金属碳化物”复合材料不仅保留了碳纤维轻质高强的物理特性，更兼具碳化钨优异的硬度与电催化活性(特别是在过氧化氢分解等反应中)。该成果为极端物理环境下的核能微型传感器、深空探测结构件、选择性吸附剂及高活性电催化基体开辟了广阔的应用前景。