Краткий пересказ от РИА ИИ
- Ученые Череповецкого государственного университета разработали новый способ получения углеродных нанотрубок с помощью спирта.
- По их словам, главное преимущество нового способа — отсутствие необходимости в предварительном приготовлении катализатора и многостадийной очистке, что упрощает технологию и снижает себестоимость.
Новый способ получения углеродных нанотрубок с помощью спирта придумали ученые Череповецкого государственного университета (ЧГУ) в составе исследовательского коллектива. По словам авторов, разработанная технология открывает перспективы для дешевого и непрерывного производства наноматериалов для электроники и медицины. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.
Углеродные нанотрубки — это материалы с уникальным сочетанием свойств: механической пластичностью, высокой теплопроводностью и биосовместимостью. Именно благодаря этому они востребованы в электронике, медицине и производстве композитов. Однако массовому применению, по словам авторов исследования, мешает отсутствие простых и дешевых методов синтеза. Существующие технологии требуют сложного и дорогого катализатора, состоят из нескольких стадий и не позволяют вести непрерывное производство.
Ученые ЧГУ совместно с коллегами предложили альтернативу существующим способам получения нанотрубок. Вместо сложных и дорогих катализаторов они использовали пароводяную плазменную горелку. В ней электрическая дуга нагревала водно‑спиртовой раствор до ионизации; пары спирта поступали в дуговой разряд, где при высокой температуре происходило их разложение на атомы углерода, которые затем конденсировались в наноструктуры. В экспериментах использовали три типа сырья — этанол, пропанол и бензол.
«Научное новшество заключается в использовании плазмы, состоящей из паров спирта. Пары спирта попадают в дуговой зазор за счет интенсивного испарения при нагреве в расширительном баке и за счет естественного давления», — рассказал директор Передовой инженерной школы ЧГУ Георгий Курдюмов.
По его словам, в ходе исследования было установлено, что состав раствора напрямую влияет на тип и размеры образующихся наночастиц. Так, в зависимости от использованного спирта (этанол, пропанол или бензол) менялись диаметры и структура нанотрубок, а также количество слоев графеновых хлопьев.
Главное преимущество нового способа — отсутствие необходимости в предварительном приготовлении катализатора и многостадийной очистке. Катализатор формируется прямо в процессе синтеза, что упрощает технологию и снижает себестоимость. Кроме того, предложенный способ позволяет вести непрерывное производство, тогда как классические способы требуют остановки для замены электродов или сбора продуктов, отметили авторы исследования.
В перспективе разработка может найти применение в создании композитных материалов, носителей катализаторов, электродов для суперконденсаторов и адресной доставки лекарств, сообщили в пресс‑службе вуза.
В дальнейшем ученые планируют изучить влияние кислорода и водорода в водно‑спиртовых растворах на образование нанотрубок, а также выяснить, сколько наноматериала можно получить из разных видов сырья.
Работа выполнена в рамках проекта Передовой инженерной школы ЧГУ совместно с коллегами из Московского государственного университета гражданского строительства, Иркутского национального научно‑технического университета и Института геохимии имени А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук по программе «Приоритет‑2030».