​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