В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ НЭТИ) синтезируют методом окисления нановолокнистые углеродные материалы и их модифицированные версии для применения в качестве суперконденсаторов в электронных приборах, материалов для хеморезистивных газовых сенсоров и наполнителей полимерных композитов, в том числе для 3D-печати.

«Есть два класса углеродных наноматериалов — нановолокнистые углеродные (нановолокна, нанотрубки) и графитоподобные. Работы по их получению велись еще в 90-х годах прошлого века. Эти материалы пробовали окислять и выявили, что такое воздействие качественно сказывается на их свойствах. На этом исследования закончились, но их возобновили через какое-то время, когда появились новые методы анализа структуры и свойств материалов, новые способы модификации. От применения растворов ушли, использовали газовую или плазменную среду окисления. Мы начали пробовать окислять углеродные наноматериалы растворами кислот различной концентрации и пришли к выводу, что этот способ куда проще, дешевле, экономичнее в сравнении с вышеуказанными методами. Основные параметры, которые влияют на то, что мы получаем в итоге — температура процесса и концентрация кислоты. Сам синтез достаточно простой: берется навеска материала, заливается объемом кислоты с определенной концентрацией и выдерживается в течение определенного времени. Новизна заключается в использовании растворов, которые до этого не применялись. Самый новый метод — обработка в растворе хромовых кислот. Таких исследований не было, мы первые, кто этим занимается. Также мы используем концентрации кислот, которые не исследовались вовсе или исследовались незначительно», — рассказал младший научный сотрудник лаборатории химической технологии функциональных материалов НГТУ НЭТИ Валерий Головахин.

Углеродные материалы обладают уникальными свойствами. В их числе электропроводность, магнитные свойства, сенсорные характеристики — способность адсорбировать токсичные газы и подавать электронные сигналы о превышении концентрации.

Углеродные материалы используются в хеморезистивных газовых сенсорах, в роли электродных материалов в суперконденсаторах, а также в качестве добавок к органическим и неорганическим материалам — металлам, керамике, полимерам. Например, в 3D-печати к полипропилену добавляют углеродные наноматериалы для повышения прочности и гибкости. На гидроэлектростанциях можно предотвращать биообрастание за счет покрытий, содержащих небольшую примесь углеродных нановолокон: в несколько слоев наносится специальный, крепкий полимерный лак с углеродными добавками, повышающий прочность дамбы и предотвращающий разрушение от сил трения и давления. Биоорганизмы на таких покрытиях не нарастают, потому что такая композиция лака с углеродными нановолокнами для них ядовита.

Кроме работ по получению и модификации углеродных наноматериалов изучается возможность создания композитов — модифицированных и немодифицированных. Также ученые проводят исследования различных комбинаций углеродных наноматериалов и изучение их комплексных свойств.

Источник