​Ученые показали, как иначе можно улучшить свойства материалов с фазовым переходом. Результаты работы, поддержанной грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, опубликованы в журнале Advanced Materials Interfaces.  

Материалы с фазовым переходом способны накапливать и выделять большое количество тепла при переходе вещества из одной фазы в другую, в большинстве случаев — из твердого состояния в жидкое, и наоборот. В качестве таких материалов часто используются неорганические (гидраты солей, металлы) и органические материалы, среди которых наиболее оптимальными для применения считаются парафины. Парафины требуют много энергии, чтобы их расплавить, и не приводят к разрушению конструкционных материалов.

Обычно материалы c фазовым переходом применяют в виде крупных герметичных контейнеров различных форм и размеров, предотвращающих утечку материала в расплавленном состоянии. Но низкая способность передавать тепло (теплопроводность) большинства материалов с фазовым переходом привела к разработке и применению микрокапсул. Их можно добавлять в разные строительные конструкции, ткани и теплоносители. Такое решение позволяет сохранить материал в виде порошка, когда материал с фазовым переходом расплавлен. Капсулы тоже бывают органическими и неорганическими. Неорганические (оксиды титана или кремния) обеспечивают хорошую передачу тепла и низкую горючесть, но не могут полностью герметизировать ядро из парафина. Органические же полимеры формируют герметичную оболочку, но снижают способность передачи тепла и увеличивают горючесть.

Сотрудники Института общей и неорганической химии РАН имени Н. С. Курнакова (ИОНХ РАН) совместно с коллегами из Израиля и Сингапура предложили объединить преимущества органических и неорганических капсул: на частицы парафина, «обернутого» капсулой из органического меламинформальдегидного полимера, который используют в изготовлении пластиков и клеев, нанесли тонкое равномерное покрытие оксида цинка.

«В нашей работе впервые использован «пероксидный» метод для получения пленки оксида цинка при низкой температуре, что позволяет улучшить свойства материалов с фазовым переходом», — рассказывает руководитель проекта Александр Медведев, старший научный сотрудник ИОНХ РАН, кандидат химических наук.

 

Картинка: обложка номера Advanced Materials Interfaces, в котором опубликована статья

Этот метод активно развивают и применяют в Лаборатории пероксидных соединений и материалов на их основе, где работает Александр, для получения тонких пленок различных оксидов и сульфидов. Пероксид цинка равномерно осаждается на поверхность капсул за счет образования прочных водородных связей с полимерной пленкой. Затем материал подвергают химической обработке водным раствором сульфита натрия, в результате чего пероксид восстанавливается и образует кристаллический оксид цинка на поверхности микрокапсул материала. Пероксид цинка, в отличие от оксида, кристаллизуется из раствора при нормальных условиях. Предложенный подход является уникальным, поскольку именно только так можно получить кристаллический оксид цинка при комнатной температуре, а потому не требуется дорогое и сложное оборудование. При этом сохраняется структура покрытия и обеспечиваются необходимые физические свойства, в том числе способность передавать тепло.

Похожие новости

  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    704
  • 06/11/2018

    Российские физики разработали новую микроволновую антенну

    ​Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза.
    732
  • 15/11/2019

    Татьяна Голикова: «Привычное название СКИФ»

    ​Заместитель председателя правительства России рассказала на Общем собрании членов РАН о мерах государственной поддержки развития науки на ближайшие годы.  Выступая перед членами Академии, вице-премьер Татьяна Алексеевна Голикова сказала: «Я знаю, что Общее собрание посвящено не только выборам членов РАН, оно затрагивает и содержательные вопросы развития российской науки… Президент страны впервые, наверное, за современную ее историю объявил науку в качестве национального приоритета, и это, безусловно, получило поддержку в ее финансовом обеспечении».
    781
  • 16/10/2018

    Профессор Ильдар Габитов: электроника зашла в тупик

    ​Фотонный компьютер, Wi-Fi из лампочки, материалы-невидимки, боевые лазеры и сверхчувствительные сенсоры... Все это плоды одной и той же науки - фотоники. О том, почему именно свет сегодня стал объектом изучения чуть ли не для половины физиков во всем мире, "Огоньку" рассказал профессор Сколтеха Ильдар Габитов.
    783
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    686
  • 12/06/2019

    Глава ОИЯИ рассказал о значении участия России в ЦЕРН

    Полноправное участие России в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) необходимо для участия отечественных ученых в проектах в области физики высоких энергий и приведет к укреплению позиций российской науки в мире, считает директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) академик Виктор Матвеев.
    513
  • 06/03/2019

    Российские ученые научились «разряжать» грозовые облака

    ​Российские физики научились высекать молнию из грозового облака до того, как оно приблизится к взрыво- или пожароопасному объекту. Опыты проводились с помощью искусственных грозовых ячеек, куда вводили модельные гидрометеоры.
    534
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    1216
  • 19/08/2019

    Физики показали возможность создания магнонных кристаллов

    ​Физики из России и Европы показали принципиальную возможность создания из системы «сверхпроводник — ферромагнетик» магнонных кристаллов — элементарных составляющих будущих посткремниевых электронных устройств, работающих на спиновых волнах.
    303
  • 20/07/2018

    Физики из России создали «лампочку» из оптоволокна, работающую в космосе

    ​Российские ученые создали прототип оптоволоконных источников света, способных работать в космосе и не разрушаться под действием радиации. "Инструкции" по их сборке были опубликованы в Journal of Lightwave Technology.
    629