​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
Ученые СФУ разработали "умные" керамические фильтры для промышленности
1k.com.ua, 19/05/2019
Ученые СФУ разработали "умные" керамические фильтры для промышленности
Научная Россия (scientificrussia.ru), 19/05/2019
Красноярские, московские и петербургские ученые создали "умные" керамические фильтры
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 20/05/2019
Ученые СФУ разработали "умные" керамические фильтры для промышленности
RussiaGoodNews.ru, 20/05/2019
Ученые Сибирского федерального университета создали нанокомпозитный материал
Xoroshiy.ru, 20/05/2019
Ученые Сибирского федерального университета создали нанокомпозитный материал
Hotgeo.ru, 20/05/2019
Ученые СФУ создали "умные" керамические фильтры для промышленности
Nanonewsnet.ru, 22/05/2019

Похожие новости

  • 14/09/2017

    Красноярские ученые создали материал для сверхмощных электросетей

    ​Ученые из Сибирского федерального университета и Федерального исследовательского центра Красноярского научного центра СО РАН синтезировали наночастицы оксида меди, которые могут стать основой сверхпроводящих материалов при комнатной температуре.
    1185
  • 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.
    792
  • 20/04/2017

    Ростех создаст в Красноярске производство медицинских нанороботов

    ​Объединенный холдинг "Росэлектроника" откроет в Красноярске Центр разработки передового электронного оборудования для диагностики, неврологии, хирургии, онкологии и других направлений медицины.
    1101
  • 17/04/2019

    Ученые из Сибири и Индии разработали нетоксичный биопластик

      Группа ученых из сибирских институтов и индийского университета Махатмы Ганди создала разновидность биоразрушаемого полимера с улучшенными технологическими свойствами, изделия из которого нетоксичны и способны сохранять пластичность до полугода, сообщила РИА Новости специалист пресс-службы Сибирского федерального университета (СФУ) Татьяна Мордвинова.
    282
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    1076
  • 14/11/2016

    Ученые из Красноярска сделают алюминиевое производство более экологичным

    ​Ученые СФУ совместно с коллегами из Института химии и химической технологии СО РАН ведут исследования по созданию нового материала - автоклавного угольного пека для производства электродов. По словам технического директора РУСАЛа Виктора Манна, осуществляющего непосредственное руководство работой, внедрение "экологичного" пека на алюминиевых заводах позволит значительно улучшить состояние воздуха, достигнуть нормативных показателей по выбросам вредных веществ в окружающую среду.
    1668
  • 05/02/2019

    Томские ученые разработали новейшие технологии изготовления твердооксидного топлива

    ​Старший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Степан Линник и его команда разработали ионно-плазменные методы формирования тонкопленочных твердооксидных топливных элементов.
    273
  • 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.
    473
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    256
  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    2441