В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ НЭТИ) успешно разработан инновационный подход к обработке углеродных нанотрубок, признанных одной из самых перспективных разработок современности. Уже сегодня даже незначительное добавление нанотрубок в строительные материалы, такие как бетон, позволяет существенно снизить стоимость работ и одновременно увеличить прочность сооружений. Новый уникальный метод, предложенный учеными НГТУ НЭТИ, обеспечивает эффективную модификацию нанотрубок с минимальными потерями материала. Научная работа была реализована в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ.
В чем суть новаторской методики?
Представители исследовательской группы впервые в истории химии наноматериалов использовали для модификации структуры углеродных нанотрубок дихромовую кислоту – популярный промышленный реагент, применяемый в процессах хромирования металлов. Такой способ обработки не имеет мировых аналогов и отличается щадящим отношением к исходному материалу. В отличие от традиционных методов, предполагающих применение высокоагрессивных и концентрированных кислот либо их смесей, новая технология НГТУ НЭТИ позволяет обрабатывать нанотрубки значительно «мягче», снижая риски разрушения их структуры.
Уникальные свойства углеродных нанотрубок
Углеродные нанотрубки — это свернутые в цилиндры нанометровой толщины графеновые листы, длина которых достигает от одного микрометра до нескольких сантиметров. Их отличают исключительные электрофизические характеристики, высокая удельная прочность, пористая структура и значительный удельный объем. Благодаря такому сочетанию качеств нанотрубки широко применяются не только в строительстве, но и в наиболее передовых отраслях: медицине, электронике, энергетике, производстве композитных материалов. В НГТУ НЭТИ отмечают, что активная работа по улучшению свойств этих нанотрубок создаёт широкие перспективы для самых разных сфер экономики.
Комментарий профессора Александра Георгиевича Баннова
О подробностях революционного метода рассказал профессор кафедры химии и химических технологий НГТУ НЭТИ, доктор химических наук Александр Георгиевич Баннов:
«При работе с многостенными углеродными нанотрубками, мы исследовали различные концентрации дихромовой кислоты, стремясь найти реагент, который был бы одновременно легко доступен, экономичен и нетоксичен по сравнению с классическими кислотами. Нам удалось подобрать оптимальные параметры обработки, при которых достигается высокая степень структуризации поверхности нанотрубок и формируется большое количество функциональных групп, обогащённых кислородом. Это обеспечивает качественную смачиваемость материала, что необходимо для создания новых композитных соединений, при этом потери исходного продукта снижаются почти вдвое».
Традиционные методы химической обработки приводят к утрате 50–70% массы нанотрубок, но благодаря использованию дихромовой кислоты коллективу удалось снизить потери до 20–30%. Это выдающийся результат, который позволит повысить эффективность промышленного получения нанотрубок, а значит, качество и доступность инновационных материалов для российской и мировой промышленности.
Вклад науки и перспективы применения
Работа команды НГТУ НЭТИ, поддержанная Министерством науки и высшего образования РФ, открывает новые горизонты для интеграции нанотрубок в промышленное производство. Не только строительная, но и автомобильная, авиационная, судостроительная отрасли, а также медицина и микроэлектроника получат в распоряжение материалы с повышенной механической прочностью и дополнительными функциональными возможностями благодаря усовершенствованной обработке углеродных нанотрубок.
Результаты научных исследований уже вызвали интерес у ряда компаний из разных секторов экономики, так как новая технология представляет собою не только научный, но и значимый практический шаг вперёд. Возможность сохранения до 80% исходного материала существенно сокращает себестоимость производства и повышает экологичность процессов.
Молодежь, инновации и научное будущее России
Новый метод подчеркивает высочайший научный потенциал Новосибирского государственного технического университета. Под руководством таких специалистов, как Александр Георгиевич Баннов, здесь создаются решения, способные повысить конкурентоспособность отечественной науки и вывести прикладные разработки на мировой уровень. Слаженная профессиональная команда, поддержка ведущих промышленных партнеров и государственная программа развития науки позволяют надеяться на скорое внедрение новых технологий в производство и появление современных материалов уже в ближайшем будущем.
Благодаря этому успеху НГТУ НЭТИ закрепляет за собой статус ключевого игрока в сфере исследований и внедрения передовых материалов с уникальными свойствами, создавая оптимистичные перспективы для дальнейших достижений российского образования и промышленности.
Источник: scientificrussia.ru
