SCIENTIFIC EDUCATIONAL CENTER science idea

Certificate of registration of mass media ЭЛ № ФС 77 - 78868 issued by Roskomnadzor on 07.08.2020

"Мой друг, Отчизне посвятим
Души прекрасные порывы!"

(А.С. Пушкин)

Researchers from Skoltech and Tomsk Polytechnic University have used an unusual technique from the aerospace industry to synthesize hafnium-tantalum carbide, a hard-to-melt material for coating electrical and mechanical components that operate under extreme conditions. Inexpensive and effective, their plasma dynamic method can produce high-quality carbide both as powders and as coatings on diverse substrates. The research findings are reported in Advanced Functional Materials.

Transition-metal carbides are industrially important materials with ultrahigh melting temperatures, impressive hardness and wear resistance. Among them, the carbides of hafnium and tantalum can withstand the highest temperatures — close to 4,000 degrees Celsius — without melting. Interestingly, some of the mixed carbides of these two metals hold the promise of an even higher melting point, making hafnium-tantalum carbides potentially useful for hardware and electronics operating under extreme conditions. Beyond that, they could prove applicable as catalysts for producing hydrogen from water.

The conventional approaches to the synthesis of materials with high melting points, among them transition-metal carbides, rely on peculiar sintering methods, isostatic pressing, and other techniques that require high vacuum or extreme pressures. Such conditions are technologically challenging, and on top of that, the source materials need to be ground into very fine powders, so those methods are expensive and resource-intensive. Now, Skoltech and TPU physicists and their colleague from Pirogov University have used an effective, and more economical, technique called plasma dynamic synthesis to obtain high-quality compounds of hafnium, tantalum, and carbon both in the form of powders and as coatings that can be deposited on diverse substrates.

The technique involves accelerated pulsed plasma flows and goes back to aerospace tech from the mid-1960s. It was originally developed with a view to exploiting the generated hypersonic flows in plasma guns and space engines. Eventually, several plasma accelerator designs were proposed and by the turn of the century, the scope of their applications expanded to include the synthesis of various functional materials.

The recent study in Advanced Functional Materials reports the adaptation of one such technology — plasma dynamic synthesis — to the production of hafnium-tantalum carbide.

“We employ a unique experimental setup developed at TPU, called the coaxial magnetic plasma accelerator. First we place the source materials — powdered carbon and the oxides of hafnium and tantalum — into the accelerator and pump a lot of energy into storage capacitors. Once the capacitors are discharged, this gives rise to an electric arc instantly turning the source materials into a plasma flow hitting the reactor wall at 5 kilometers per second. Then we just scrub off the end material and there it is,” study co-author Associate Professor Dmitry Nikitin of TPU recounted.

The lead author of the study, Assistant Professor Alexander Kvashnin from Skoltech, commented: “We have used modern computational methods in making precise predictions of novel compounds with desirable properties, and combined those methods with experimental techniques that are unusual for this type of compounds, arriving at an inexpensive and selective synthesis of those new compounds and functional materials based on them.”

The team predicted 10 phases of hafnium-tantalum carbide that differ in the relative proportion of the two metals in the resulting material and synthesized them all using the unique experimental setup. “This shows that, unlike the other methods, ours allows product composition to be controlled with high selectivity and precision,” Kvashnin said.

Besides being less demanding to source materials and reactor conditions, the team’s plasma dynamic synthesis method doubles as a technique for depositing hafnium-tantalum carbide coatings on arbitrary surfaces. “Some of the 10 compounds predicted in this study were not just synthesized as powders but also deposited as coatings on a piece of copper,” Kvashnin added.

According to the researchers such hard alloy coatings could be used for thermal and electrical insulation, as well as for protection from mechanical damage. “Supposing that piece of copper was a cable, by coating it with hafnium-tantalum carbide, we made that cable about 10 times harder, and electrically insulated and heat-shielded it into the bargain,” the researcher went on. “Other components that operate under harsh conditions could also benefit from such coatings. For example, you could coat the balls in a ball bearing to considerably boost its wear resistance.”

The head of TPU’s Energy of the Future strategic project under the Priority 2030 program, Alexander Pak, commented on the results of the study: “What also makes this research important is that the predicted and synthesized nanopowders of metal carbide might find applications in catalytic systems for hydrogen production by water splitting. This serves to show that the collaboration between TPU’s Ecoenergy 4.0 Research Center and Skoltech’s Project Center for Energy Transition and ESG can result in impressive new materials for the energy industry.”

Image. Graphic summary of the study: Stable hafnium-tantalum carbide phases with different ratios of the constituent elements are predicted and synthesized as powders and as coatings on copper. Credit: Alexander Kvashnin/Skoltech

Contact information:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
communications@skoltech.ru

www.skoltech.ru

Подписывайтесь в MAX

Минпросвещения России

Минобрнауки России

Рособрнадзор

Рекомендуем посетить:

Портал "Научная Россия"

Десятилетие науки и технологий

Научно-образовательный портал "Большая российская энциклопедия"

Медиатека издательства "Просвещение"

Российское военно-историческое общество

Русское географическое общество

Федеральный портал "Российское образование"

Электронный банк заданий для оценки функциональной грамотности

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

Российская электронная школа

Навигатор для современных родителей "Растим детей"

Проект "Школа Минпросвещения России"

Российская общественная инициатива

Официальный интернет-ресурс для информирования о социально-экономической ситуации в России (объясняем.рф)

Агентство национально значимых коммуникаций

Образовательный центр «Сириус»

Национальный портал в сфере Искусственного интеллекта

Центр компетенций НТИ

"Водород как основа низкоуглеродной экономики"

Уважаемые коллеги!

_____В рамках подготовки обращений в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации принимаем предложения по внесению дополнений и изменений в федеральные программы:

_____Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2030 годы, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2019 года № 479, _____Федеральную научно-техническую программу развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 года №287.

_____Предложения принимаются на электронную почту sci-idea@mail.ru

АКТУАЛЬНО

_____Научно-образовательный центр принимает предложения по внесению изменений в Федеральный закон "О проведении эксперимента по установлению специального налогового режима "Налог на профессиональный доход" от 27 ноября 2018 года № 422-ФЗ в части улучшения условий самозанятости для педагогических работников в целях подготовки и направления обращения в Министерство труда и социальной защиты Российской Федерации.

_____Предложения принимаются как в виде официальных писем от юридических лиц, так и в свободной форме от физических лиц на электронную почту sci-idea@mail.ru.

_____Приглашаем принять участие в Международном конкурсе научно-исследовательских работ «EDUCATION AND SCIENCE – 2026» (далее – Конкурс). Организацию и проведение Конкурса осуществляет научно-образовательный центр «Science Idea» (далее – научно-образовательный центр).

_____Конкурс проводится в заочной форме.

_____В Конкурсе могут принять участие учащиеся школ и организаций дополнительного образования, студенты организаций среднего профессионального образования, студенты и аспиранты организаций высшего образования, дипломированные специалисты (преподаватели, сотрудники организаций).

_____Автором 1 научно-исследовательской работы может быть только 1 человек. Каждый участник может представить неограниченное число работ.

_____Научно-исследовательская работа, представленная участником, может быть выполнена под руководством руководителя, либо может быть выполнена участником самостоятельно без руководителя.

_____Для участия в Конкурсе оплачивается организационный взнос в размере 600 рублей за 1 научно-исследовательскую работу (реквизиты для оплаты указаны в Положении о Конкурсе).

_____Приём материалов на Конкурс осуществляется с 1 декабря 2025 г. до 30 декабря 2025 г. (включительно) на электронную почту sci21@mail.ru (контактное лицо – Леснов Алексей Владимирович, тел. +79093013453).

_____Подведение итогов Конкурса состоится 14-16 января 2026 года.

_____Результаты Конкурса будут опубликованы на официальном сайте научно-образовательного центра https://sci-idea.ru/ (на главной странице в разделе «Актуально») 19 января 2026 года.

_____По итогам конкурса определяются победители (I место), призёры (II место и III место). По решению жюри призовое место может быть присуждено одновременно двум участникам.

_____Каждый участник за каждую представленную им работу награждается дипломом, руководителю за каждую работу, подготовленную под его руководством, вручается благодарность.

_____Дипломы и благодарности в электронном цветном варианте (скан-образы) направляются на электронную почту, указанную в заявке на участие в Конкурсе.

_____Контактные данные: sci21@mail.ru (Леснов Алексей Владимирович, тел. +79093013453, страница в социальной сети https://vk.com/id323023447).

_____Скачать Положение о Конкурсе.

_____Примечание: из суммы организационных взносов будет осуществлена оплата работы жюри, работ по оформлению дипломов и благодарностей.

_____Национальные проекты России

_____Россия — страна возможностей

_____Российский союз ректоров

_____Стартовал приём заявок на создание новых молодёжных лабораторий

_____Российский научный фонд

_____Российский фонд фундаментальных исследований

_____Фонд перспективных исследований

_____Российский форум «Микроэлектроника»

_____Большая конференция "ПРИОРИТЕТ — ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЛИДЕРСТВО"

_____ТЕХНО НАСТАВНИКИ

Проект предполагает создание системы подготовки наставников из студентов инженерных направлений обучения для массового вовлечения детей и молодежи в приоритетные направления федерального проекта "Наука и кадры для производства средств производства и автоматизации" национального проекта по обеспечению технологического лидерства "Средства производства и автоматизации"

_____Всероссийская олимпиада по искусственному интеллекту 2025

_____для учеников 8-11 классов и иностранных обучающихся

_____{ код будущего }

_____БЕСПЛАТНЫЕ КУРСЫ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ

_____Для школьников 8-11 классов и студентов колледжей

_____#C++ #Python #Python и анализ данных #1C программирование #SQL #Аналитика

_____Всероссийский агродиктант

_____Российское общество «Знание»

_____Всероссийский проект «Первые в науке»

_____Проект "Научная Вселенная Первых"

_____ЛЕДОКОЛ ЗНАНИЙ 2025

_____КОНКУРС КОМАНД ВУЗОВ ПО МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

_____ЕДИНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

_____ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ ПРИ МИНОБРНАУКИ РОССИИ

_____Академия Минпросвещения России

_____ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ОБЩЕСТВЕННО ЗНАЧИМЫЙ ПРОСВЕТИТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ «ШКОЛА МЕЧТЫ»

_____ВСЕРОССИЙСКАЯ ПРЕМИЯ МОЛОДЁЖНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ «ВРЕМЯ МОЛОДЫХ»

_____Зимний университет по инженерным наукам

_____Движение Первых

_____НАУКА БУДУЩЕГО — НАУКА МОЛОДЫХ

_____«Обучение служением» — это уникальный образовательный подход, благодаря которому студенты и школьники реализуют проекты по решению реальных общественно значимых задач совместно с НКО, государством и бизнесом в рамках учебного процесса

_____Федеральные стажировки от Программы «ГосСтарт»

_____Научное волонтерство — инициатива Десятилетия науки и технологий

_____Единый доступ к образовательным сервисам и цифровым учебным материалам для учеников, родителей и учителей

_____Университетские смены – проект, который помогает школьникам и студентам колледжей определиться с выбором будущей профессии, а также получить ценный опыт и знания, которые пригодятся в дальнейшей учебе и карьере

_____Летний университет - знакомство иностранной молодежи с потенциалом российского образования

_____Платформа университетского технологического предпринимательства — проект, инициированный Минобрнауки России для поддержки и развития технологического предпринимательства и создания в стране высокотехнологичных стартапов на базе университетов

_____Программа Студтуризм

_____Программа "Горизонты возможностей": помощь иностранным выпускникам российских вузов найти работу в России или своей стране

_____Всероссийский конкурс научного творчества "Будущее Первых"

_____Федеральный конкурс "Научная Вселенная"

_____Всероссийский фестиваль RuCode

_____Открылась регистрация заявок на участие в Международном чемпионате по алгоритмическому программированию "РуКод". Состязание объединит школьников, студентов и специалистов. Подать заявку можно на Портале государственных услуг Российской Федерации

_____Всероссийская научно-образовательная программа "Плавучий университет"

_____Проект «Стажёр Минобрнауки России»

_____Всероссийский проект "Школа наставничества"

_____Всемирный фестиваль молодёжи

_____Стартовал проект "Поколение медиа": молодые медийщики получат поддержку ведущих экспертов страны

_____Росмолодёжь приглашает к участию в форумах на платформе Росмолодёжь. Форумы

_____Стипендиат России

_____Президентский фонд культурных инициатив

_____Минпросвещения России обновило федеральный перечень учебников.

_____Приказ Минпросвещения России от 5 ноября 2024 года № 769
"Об утверждении федерального перечня учебников, допущенных к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования организациями, осуществляющими образовательную деятельность, и установлении предельного срока использования исключенных учебников и разработанных в комплекте с ними учебных пособий"

_____Приказы Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки

_____от 7 мая 2025 г. № 991 "Об утверждении состава участников, сроков и продолжительности проведения всероссийских проверочных работ в образовательных организациях, осуществляющих образовательную деятельность по образовательным программам начального общего, основного общего, среднего общего образования, а также перечня учебных предметов, по которым проводятся всероссийские проверочные работы в образовательных организациях, осуществляющих образовательную деятельность по образовательным программам начального общего, основного общего, среднего общего образования, в 2025/2026 учебном году",