俄罗斯托木斯克理工大学（TPU）研究人员开发出一种可以在非真空环境下生产碳化钨和其他超硬材料的方法，且可以通过回收利用废硬质合金钻头、刀具等含碳化钨废料作为原材料，更经济、环保，生产过程也较为简便。相关研究成果近日发表在《国际难熔金属与硬质材料》期刊上。
碳化钨（WC），是硬质合金钻头、刀具和其他耐磨零件的主要原材料，具有良好的导电性、导热性、抗压强度、耐腐蚀性等优良性能，硬度与金刚石相近。硬质合金被誉为“工业的牙齿”，是现代国防军工、航空航天、信息科技以及未来新兴产业发展的重要原料之一。
自20世纪70年代，人们发现烃可在碳化钨上发生氢解反应以来，科研人员开始积极探索碳化钨替代铂、钯等贵金属材料作为催化剂，从水中生产氢气的可能性。
铂族元素具有优异的电催化活性，其氢超电势低，但其价格昂贵，而且易产生毒副产物。碳化钨具有类似铂的表面电子特性，具备替代铂等贵金属催化剂的特性和良好的抗中毒能力。
TPU研究人员日前成功开发出一种在非真空环境下利用直流电弧放电电离子体中合成碳化钨纳米粉的方法。该方法可显著改善碳化钨生产技术，比较传统生产方法更简单、更便宜、更紧凑、更高效、更可靠。
TPU“生态能源4.0”科研中心研究员Alexander Pak解释说：“由于在电弧等离子体的产生中使用了特殊形状的石墨电极，我们能够在非真空室的情况下生成自发自绝缘气态介质。这极大地简化了工艺过程，并多次降低了能源消耗。”
Alexander Pak表示，这种方法的另一个优点是可以使用磨损的钻头、用过的刀具零件和其他含有碳化钨的废料作为合成原料。研究人员认为，目前在生产效率和经济性上尚无可比拟的碳化钨生产技术。此外，这种新方法还适用于其他超硬耐火材料的合成和高效加工，例如碳化钛，碳化硅或碳化硼材料。
TPU研究团队计划针对实际应用进一步优化技术工艺，并将该方法运用扩大到废物的回收处理方面。该研究项目获得了俄罗斯科学基金会的项目经费资助。
