Universitetet i Tokyo utvikler en ny metode for å oppnå lavoksygen, høyrent titanproduksjon til en lavere kostnad.

Universitetet i Tokyo utvikler en ny metode for å oppnå lavoksygen, høyrent titanproduksjon til en lavere kostnad.
Nylig har forskere ved University of Tokyo gjort et betydelig gjennombrudd ved å utvikle en ny metode som i stor grad kan redusere kostnadene ved å produsere rent titan med lavt oksygeninnhold. Forskningen introduserer ikke bare denne kostnadseffektive metoden, men fordyper også de vitenskapelige prinsippene og tekniske utfordringene bak den.
Den rapporterte at forskerne med suksess reduserte oksygeninnholdet i titan til 0,02 % ved å bruke det sjeldne jordmetallet yttrium. Denne banebrytende utviklingen gjør det mulig å bli mer utbredt i industrielle applikasjoner. For å fullt ut realisere potensialet til titanlegeringer i produksjon, har det høye yttriuminnholdet på opptil % i materialet blitt en presserende utfordring å ta tak i.
Forskere ved Institute of Industrial Science ved University of Tokyo har publisert et forskningsresultat i Nature Communications, som beskriver deres nye metode for kostnadene ved å produsere høyrent titan som er nesten helt fritt for oksygen. Denne forskningen gagner ikke bare teknologisk utvikling, men har også en positiv innvirkning på miljømessig bærekraft Titanium er høyt verdsatt for sine unike egenskaper. Sammenlignet med andre metaller har titanmaterialer et bredere bruksområde. Den kan ikke bare motstå kjemisk skade, men også egenskapene til å være sterk og lett. For eksempel bruker den siste generasjonen iPhones titanlegeringer som det grunnleggende rammeverket. Selv om dette øker kostnadene, gjør bruken av telefonene lettere og mer holdbare. Imidlertid er kostnadene ved å produsere ultrarent titan mye høyere enn for å produsere stål (jernlegeringer) og aluminium. Prosessen med å tilberede titan med høy renhet krever forbruk av store mengder energi og ressurser. Derfor har forskere vært forpliktet til å utvikle en billig og enkel metode for å forberede høyrent titan for å fremme utviklingen av produkter som brukes i industrien og av generelle forbrukere.
I denne studien tok forskerne i bruk en innovativ teknikk basert på sjeldne jordartsmetaller for å fjerne oksygen fra titan. Ved å reagere titan med metallisk yttrium og yttriumtrifluorid eller lignende stoffer, oppnådde de til slutt rimelige, faststoffdeoksygenerte legeringer. Ytriumet kan dessuten resirkuleres etter reaksjonen, noe som ytterligere reduserer produksjonskostnadene. "Metallene jern og aluminium produseres industrielt i store mengder, men produksjonen av titanmetall er begrenset fordi kostnadene for å fjerne oksygen fra malmen er høye. Den innovative sjeldne-jordmetall-baserte teknikken vi bruker kan redusere oksygen i titan til { {5}}.02 % etter masse," forklarte Toru H. Okabe, hovedforfatteren av studien. Et nøkkeltrinn i dette var å reagere smeltet titan med spesifikke reaktive stoffer. Forskerne fant at denne metoden ikke bare er rimelig, men også enkel å betjene. Viktigere, selv titan med høyt oksygeninnhold kan behandles ved hjelp av denne metoden. "Vi er begeistret over allsidigheten til vår eksperimentelle protokoll. Fraværet av mellomliggende forbindelser og enkel operasjon vil hjelpe i industriell bruk," sa Toru H. Okabe. Selv om studien har gjort betydelige fremskritt, er det for øyeblikket én begrensning: det deoerte titanet inneholder opptil 1 % yttrium i masse. Tilstedeværelsen av yttrium kan påvirke de mekaniske og kjemiske egenskapene til titanlegeringen. Derfor må forskerne adressere yttriumforurensningsproblemet ytterligere for å sikre bred industriell anvendelse av titanprodukter. Samlet sett er den nye metoden utviklet av Tokyo University et betydelig skritt mot mer effektiv bruk av høyrent titan. Ettersom teknologien fortsetter å utvikle seg og kostnadene reduseres ytterligere, vil titanmetall spille en viktigere rolle i fremtiden. Kilde: Baoji Titanium Industry Research Institute