De Universiteit van Tokio ontwikkelt een nieuwe methode om zuurstofarme en zeer zuivere titaniumproductie te realiseren tegen lagere kosten.

De Universiteit van Tokio ontwikkelt een nieuwe methode om zuurstofarme en zeer zuivere titaniumproductie tegen lagere kosten te realiseren.
Onlangs hebben onderzoekers van de Universiteit van Tokio een belangrijke doorbraak bereikt door een nieuwe methode te ontwikkelen die de kosten voor de productie van zuiver titanium met een laag zuurstofgehalte aanzienlijk kan verlagen. Het onderzoek introduceert niet alleen deze kosteneffectieve methode, maar duikt ook in de wetenschappelijke principes en technische uitdagingen erachter.
Het rapporteerde dat de onderzoekers met succes het zuurstofgehalte in titanium hebben verlaagd tot 0,02% door gebruik te maken van het zeldzame aardmetaal yttrium. Deze baanbrekende vooruitgang maakt een breder gebruik in industriële toepassingen mogelijk. Om het potentieel van titaniumlegeringen bij de productie volledig te kunnen benutten, is het hoge yttriumgehalte van wel% in het materiaal echter een dringende uitdaging geworden om aan te pakken.
Onderzoekers van het Institute of Industrial Science van de Universiteit van Tokio hebben een onderzoeksresultaat gepubliceerd in Nature Communications, waarin ze hun nieuwe methode beschrijven voor de kosten van de productie van hoogzuiver titanium dat vrijwel volledig zuurstofvrij is. Dit onderzoek komt niet alleen de technologische ontwikkeling ten goede, maar heeft ook een positieve impact op de ecologische duurzaamheid. Titanium wordt zeer gewaardeerd vanwege zijn unieke eigenschappen. Vergeleken met andere metalen hebben titaniummaterialen een breder scala aan toepassingen. Het is niet alleen bestand tegen chemische schade, maar ook tegen de kenmerken van sterk en lichtgewicht. De nieuwste generatie iPhones gebruikt bijvoorbeeld titaniumlegeringen als basisframework. Hoewel dit de kosten verhoogt, maakt het gebruik ervan de telefoons lichter en duurzamer. De kosten voor het produceren van ultrazuiver titanium zijn echter veel hoger dan die voor de productie van staal (ijzerlegeringen) en aluminium. Het proces voor het bereiden van zeer zuiver titanium vereist het verbruik van grote hoeveelheden energie en hulpbronnen. Daarom hebben onderzoekers zich toegewijd aan het ontwikkelen van een goedkope en eenvoudige methode voor het bereiden van hoogzuiver titanium om de ontwikkeling te bevorderen van producten die in de industrie en door algemene consumenten worden gebruikt.
In deze studie gebruikten de onderzoekers een innovatieve techniek op basis van zeldzame aardmetalen om zuurstof uit titanium te verwijderen. Door titanium te laten reageren met metallisch yttrium en yttriumtrifluoride of soortgelijke stoffen, verkregen ze uiteindelijk goedkope, zuurstofarme legeringen in de vaste toestand. Bovendien kan het yttrium na de reactie worden gerecycled, waardoor de productiekosten verder worden verlaagd. "De metalen ijzer en aluminium worden op grote schaal industrieel geproduceerd, maar de productie van titaniummetaal is beperkt omdat de kosten voor het verwijderen van zuurstof uit het erts hoog zijn. De innovatieve techniek op basis van zeldzame aardmetalen die we gebruiken, kan de zuurstof in titanium reduceren tot { {5}}0,02 massaprocent", legt Toru H. Okabe, de hoofdauteur van het onderzoek, uit. Een belangrijke stap daarbij was het laten reageren van gesmolten titanium met specifieke reactieve stoffen. De onderzoekers ontdekten dat deze methode niet alleen goedkoop is, maar ook eenvoudig te bedienen. Belangrijk is dat zelfs titanium met een hoog zuurstofgehalte met deze methode kan worden verwerkt. "We zijn enthousiast over de veelzijdigheid van ons experimentele protocol. De afwezigheid van tussenverbindingen en eenvoudige bediening zullen helpen bij de industriële toepassing ervan", aldus Toru H. Okabe. Hoewel het onderzoek aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, is er momenteel één beperking: het gedeoeerde titanium bevat maximaal 1 massaprocent yttrium. De aanwezigheid van yttrium kan de mechanische en chemische eigenschappen van de titaniumlegering beïnvloeden. Daarom moeten onderzoekers het probleem van yttriumverontreiniging verder aanpakken om de brede industriële toepassing van titaniumproducten te garanderen. Over het geheel genomen is de nieuwe methode, ontwikkeld door de Universiteit van Tokio, een belangrijke stap in de richting van een efficiënter gebruik van hoogzuiver titanium. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen en de kosten verder worden verlaagd, zal titaniummetaal in de toekomst een steeds belangrijkere rol gaan spelen. Bron: Baoji Titanium Industry Research Institute