​Российские ученые создали нанокомпозитный материал, который улучшит свойства мембран из электропроводной керамики и электрохимических датчиков. Такие мембраны смогут выборочно выделять и пропускать одни ионы и "отвергать" другие, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). 

Электропроводящая керамика широко используется для создания мембран, незаменимых в пищевой и химической промышленности, в полиграфии и при производстве текстиля, энергетике и многих других отраслях, где есть необходимость очистки, разделения жидкостей и водоподготовки. Такие мембраны рассчитаны на контакт с различными химическими веществами и могут использоваться при повышенных температурах и высоком давлении, а также для сохранения высокой чистоты процесса.

"Коллективом московских, петербургских и красноярских специалистов предложен новый тип керамических мембран с ионной селективностью на основе нафена, покрытых слоем углерода <...> Регулируя время осаждения, мы научились управлять пористостью мембраны - т. е. формировать поры нужного размера для выделения нужных ионов... Кроме того, мы показали, что в порах керамических мембран на поверхности углерода есть функциональные группы, которые и определяют механизм ионоселективности мембраны", - цитирует пресс-служба одного из авторов исследования, доцента кафедры композиционных материалов и физикохимии металлургических процессов СФУ Михаила Симунина.

В новой разработке ученые применили технологию покрытия фильтрующих мембран, изготовленных из нановолокон оксида алюминия, покрытых углеродом. "Успех самого сочетания в этом композите в том, что нановолокна оксида алюминия задают текстуру, морфологию и каркас для мембраны, а углерод - дает проводимость этой пористой структуре... Мы разработали технологию, при которой углерод оседает не в поры мембраны, заглушая ее, а на ее поверхность", - пояснил Симунин ТАСС.

Особенности новой технологи

В качестве основы мембраны исследователи взяли нафен, который был впервые получен компанией ANF Technologies (Эстония). Он представляет собой пучок, состоящий из множества нановолокон оксида алюминия. Отдельное волокно имеет диаметр 10-15 нанометров, а его длина может составлять до нескольких сантиметров. Для изготовления мембраны нановолокна отделяют друг от друга, помещают в воду, осуществляют перемешивание с использованием магнитной мешалки и ультразвукового воздействия. Затем полученную субстанцию фильтруют через подложку с крупными порами, добиваясь хаотичного укладывания волокон нафена, полученная структура подвергается тепловому воздействию для придания механической прочности.

Следующим важным шагом для придания мембране проводящих свойств является нанесение углеродного слоя. В специальной печи производится химическое осаждение из газовой фазы при помощи паров спирта и инертного газа. После ряда химических реакций образуется углерод, который "садится" на поверхность мембраны. Результатом этих манипуляций становится способность мембраны проводить электрический ток.

Ученый отметил, что на поверхность нановолокон углерод оседает в виде графита, а далее уже на графит наносится слабоупорядоченный углерод в соответствии с температурой осаждения. "То есть тонкие слои углерода на оксиде алюминия формируются с более совершенной структурой, чем толстые слои. Этот вывод открывает новые перспективы не только в композитных материалах, но и в наноэлектронике графеновых структур", - сказал Симунин.

Помимо ученых СФУ участие в работе приняли исследователи Санкт-Петербургского государственного университета, Национального исследовательского университета "Московский институт электронной техники", Института вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН, а также Института химии и химической технологии СО РАН. Результаты исследования опубликованы в журнале Thermochimica Acta.

Источники

Российские ученые создали "умные" керамические фильтры для промышленности
ТАСС, 17/04/2019
Российские ученые создали "умные" керамические фильтры для промышленности
TmBW.Ru, 17/04/2019
Ученые СФУ создали "умные" керамические фильтры для промышленности
UTime News (utimenews.org), 17/04/2019
СФУ: Ученые СФУ создали "умные" керамические фильтры для промышленности
РЕФ РФ (referatwork.ru), 17/04/2019
Ученые СФУ создали "умные" керамические фильтры для промышленности
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 17/04/2019
Ученые СФУ создали "умные" керамические фильтры для промышленности
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 17/04/2019
Российские ученые создали "умные" керамические фильтры для промышленности
Новостинауки.рф, 17/04/2019
Российские ученые создали "умные" керамические фильтры для промышленности
GisProfi (gisprofi.com), 18/04/2019
Российские ученые создали "умные" керамические фильтры для промышленности
Upakovano.ru, 18/04/2019

Похожие новости

  • 24/10/2018

    Космический огород, светящиеся бактерии и пешеходное движение в Красноярске

    Как учатся выращивать растения и утилизировать отходы для будущих марсианских и лунных баз, как работает процесс определения загрязняющих веществ в воде с помощью светящихся бактерий, для чего нужно моделирование пешеходного движения? "Чердак" побывал в лабораториях Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета и узнал, какие там сейчас ведутся разработки и исследования.
    392
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    699
  • 19/05/2017

    В СФУ научили летать беспилотники на малой высоте

    ​В Сибирском федеральном университете разработали специальный прибор, который позволит беспилотным летательным аппаратам самостоятельно ориентироваться на малых высотах до десяти метров. Приборы, которые есть сейчас, не позволяют получать точные данные о высоте полета.
    1053
  • 25/07/2016

    Красноярские ученые испытали сверхпрочную деревянную крышу

    ​Уникальный эксперимент провели в лаборатории СФУ. Там на прочность испытали новую разработку - деревянную крышу, которая в теории гораздо надежнее железобетонных конструкций. На вершину крыши грузят десятки бетонных блоков, общая масса - несколько тонн.
    1256
  • 13/03/2017

    Ученые СФУ определят качество асфальта

    ​В этом году обещают выделить большие деньги на ремонт дорог. Но ведь каждый год улицы покрывают новым асфальтом, только хватает его ненадолго. Через несколько месяцев дороги вновь в колдобинах. Как определить качество полотна на начальном этапе, чтобы призвать дорожников к ответу? Ученые СФУ предлагают исследовать качество дорожного покрытия с помощью передвижной лаборатории, которую усовершенствовали в университете.
    1052
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    1120
  • 24/10/2018

    Ученые СФУ получили грант на исследование, которое избавит город от «черного неба»

    ​Ученые СФУ получили грант на два года от Российского фонда фундаментальных исследований. Физикам выделяют 2 миллиона в год на разработку новой методики расчета распространения вредных примесей в воздухе.
    375
  • 01/08/2017

    В РФ создано акустоэлектронное устройство с диапазоном в два раза больше, чем у аналогов

    ​Исследователи из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Москве и Сибирского федерального университета (СФУ) создали эффективное акустоэлектронное устройство на основе синтетических алмазов, сообщила в понедельник пресс-служба СФУ.
    965
  • 12/08/2016

    В СФУ разработали установку для получения недорогой электроэнергии и тепла

    ​Ученые-теплофизики Сибирского федерального университета (СФУ) разработали ресурсосберегающую установку для производства тепла и энергии из отходов производства. В качестве топлива они предлагают использовать древесные опилки, солому, отходы лесозаготовки, сообщает пресс-служба СФУ.
    1610
  • 12/10/2016

    Проект «Алюминиевая долина» получит мощный научный ресурс

    ​В Красноярском крае идет подготовка к реализации проекта "Алюминиевая долина" - особой промышленно-экономической зоны предприятий алюминиевой отрасли. Предполагается, что научное сопровождение, разработку новых технологий и продукции, а также подготовку кадров для ассоциации предприятий в рамках проекта обеспечит и Сибирский федеральный университет.
    1322