Німецькі дослідники повідомили в останньому номері британського журналу Nature, що вони розробили новий процес плавлення сплаву, який може перетворювати тверді оксиди металів у сплави у формі блоку за один крок. Технологія не вимагає плавлення та змішування металу після його вилучення, що допомагає зменшити викиди парникових газів і зберегти енергію.

Дослідники з Інституту стійких матеріалів Макса Планка в Німеччині використовували водень замість вуглецю як відновник для вилучення металу та формування сплаву при температурах, значно нижчих за точку плавлення металу, і успішно виготовили сплави з низьким коефіцієнтом розширення в експериментах. Сплави з низьким коефіцієнтом розширення складаються з 64% заліза та 36% нікелю та можуть зберігати свій об’єм у широкому діапазоні температур, що робить їх широко використовуваними в промисловості.

Дослідники змішали оксиди заліза та нікелю в пропорціях, необхідних для сплавів з низьким коефіцієнтом розширення, рівномірно подрібнили їх у кульовому млині та спресували у невеликі круглі коржі. Потім вони нагріли тістечка в печі до 700 градусів за Цельсієм і ввели водень. Температура була недостатньо високою, щоб розплавити залізо чи нікель, але була достатньо високою, щоб відновити метал. Випробування показали, що оброблений блочний метал мав типові характеристики сплавів з низьким коефіцієнтом розширення та мав кращі механічні властивості завдяки малому розміру зерен. Оскільки готовий продукт був у формі блоку, а не порошку чи наночастинок, його було легко відливати та обробляти.

Традиційна плавка сплаву включає три етапи: спочатку оксиди металів у руді відновлюються до металу за допомогою вуглецю, потім метал декарбонізується, різні метали плавляться та змішуються, і, нарешті, проводиться термомеханічна обробка для коригування мікроструктури сплав для надання йому певних властивостей. Ці етапи споживають величезну кількість енергії, а процес використання вуглецю для відновлення металів утворює велику кількість вуглекислого газу. Викиди вуглецю від металургійної промисловості становлять близько 10% від загального світового обсягу.

Дослідники заявили, що побічним продуктом використання водню для відновлення металів є вода з нульовими викидами вуглецю, і цей простий процес має величезний потенціал для економії енергії. Однак в експериментах використовувалися оксиди заліза і нікелю високої чистоти і ефективності