Uniwersytet Tokijski opracowuje nową metodę uzyskiwania produkcji tytanu o niskiej zawartości tlenu i wysokiej czystości przy niższych kosztach.

Uniwersytet Tokijski opracowuje nową metodę uzyskiwania produkcji tytanu o niskiej zawartości tlenu i wysokiej czystości przy niższych kosztach.
Niedawno naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego dokonali znaczącego przełomu, opracowując nową metodę, która może znacznie obniżyć koszty produkcji czystego tytanu o niskiej zawartości tlenu. W badaniu nie tylko przedstawiono tę opłacalną metodę, ale także zgłębiono zasady naukowe i stojące za nią wyzwania techniczne.
Poinformowano, że naukowcom udało się zmniejszyć zawartość tlenu w tytanie do 0,02%, stosując itr, metal ziem rzadkich. To przełomowe osiągnięcie pozwala na szersze zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych. Jednakże, aby w pełni wykorzystać potencjał stopów tytanu w produkcji, pilnym wyzwaniem, któremu należy sprostać, stała się wysoka zawartość itru, sięgająca % w materiale.
Naukowcy z Instytutu Nauk Przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego opublikowali w czasopiśmie Nature Communications wyniki badań, szczegółowo opisując swoją nową metodę dotyczącą kosztów produkcji tytanu o wysokiej czystości, który jest prawie całkowicie wolny od tlenu. Badania te nie tylko przynoszą korzyści rozwojowi technologicznemu, ale także mają pozytywny wpływ na zrównoważony rozwój środowiska Tytan jest wysoko ceniony ze względu na swoje unikalne właściwości. W porównaniu do innych metali, materiały tytanowe mają szerszy zakres zastosowań. Jest nie tylko odporny na uszkodzenia chemiczne, ale także charakteryzuje się wytrzymałością i lekkością. Na przykład najnowsza generacja iPhone'ów wykorzystuje stopy tytanu jako podstawową konstrukcję. Choć zwiększa to koszty, użytkowanie sprawia, że ​​telefony są lżejsze i trwalsze. Jednak koszt wytworzenia ultraczystego tytanu jest znacznie wyższy niż koszt wytworzenia stali (stopów żelaza) i aluminium. Proces przygotowania tytanu o wysokiej czystości wymaga zużycia dużych ilości energii i zasobów. Dlatego badacze zaangażowali się w opracowanie taniej i prostej metody wytwarzania tytanu o wysokiej czystości, aby promować rozwój produktów stosowanych w przemyśle i przez ogół konsumentów.
W tym badaniu naukowcy przyjęli innowacyjną technikę opartą na metalach ziem rzadkich w celu usunięcia tlenu z tytanu. W wyniku reakcji tytanu z metalicznym itrem i trifluorkiem itru lub podobnymi substancjami uzyskano ostatecznie tanie, odtlenione stopy w stanie stałym. Co więcej, itr można poddać recyklingowi po reakcji, co dodatkowo obniża koszty produkcji. „Metale, żelazo i aluminium, są produkowane na skalę przemysłową, ale produkcja tytanu metalicznego jest ograniczona ze względu na wysoki koszt usuwania tlenu z rudy. Innowacyjna technika oparta na metalach ziem rzadkich, którą stosujemy, może zredukować tlen w tytanie do { {5}},02% masowych” – wyjaśnił Toru H. Okabe, główny autor badania. Kluczowym etapem była reakcja stopionego tytanu z określonymi substancjami reaktywnymi. Naukowcy odkryli, że metoda ta jest nie tylko tania, ale także prosta w obsłudze. Co ważne, tą metodą można obrabiać nawet tytan o dużej zawartości tlenu. „Jesteśmy podekscytowani wszechstronnością naszego protokołu eksperymentalnego. Brak związków pośrednich i prostota obsługi pomogą w jego zastosowaniu przemysłowym” – powiedział Toru H. Okabe. Chociaż w badaniach poczyniono znaczne postępy, obecnie istnieje jedno ograniczenie: odoodowany tytan zawiera do 1% masowych itru. Obecność itru może wpływać na właściwości mechaniczne i chemiczne stopu tytanu. Dlatego badacze muszą dokładniej zająć się kwestią zanieczyszczenia itrem, aby zapewnić szerokie zastosowanie przemysłowe produktów tytanowych. Ogólnie rzecz biorąc, nowa metoda opracowana przez Uniwersytet Tokijski stanowi znaczący krok w kierunku bardziej wydajnego wykorzystania tytanu o wysokiej czystości. W miarę ciągłego rozwoju technologii i dalszego obniżania kosztów, tytan-metal będzie odgrywał w przyszłości coraz większą rolę. Źródło: Instytut Badawczy Przemysłu Tytanowego Baoji