Специалисты Университета науки и технологий «МИСИС» и Сколтеха разработали технологию, благодаря которой можно создать новый композитный материал на основе шунгита и углеродных волокон в графитовой матрице. Низкая плотность и высокая прочность вещества, а также химическая стабильность позволяют использовать его для производства топливных ячеек, суперконденсаторов и компонентов авиационных двигателей нового поколения.
Композиты с углеродными наполнителями весьма востребованы в промышленности. Их используют для производства узлов и техники, работающих в экстремальных условиях. У этих материалов есть уникальное свойство — высокая химическая и температурная стойкость. Тяжелые тугоплавкие металлы, которые использовались в промышленности раньше, легко подвержены окислению. Кроме того, композиты с углеродными наполнителями весят существенно меньше.
Именно поэтому материаловеды активно работают над новым классом композитов, состоящих из различных углеродных упрочняющих наполнителей в графитной матрице, полученной методом карбонизации — превращения полимера в углеродный материал.
Технология, которую предложили российские ученые, позволяет создать композит быстрее и дешевле. Специалисты также выявили, какая термическая обработка подарит материалу «трещиностойкость». Эта технология представляет из себя «запекание» эластомера, в который добавляются компоненты, укрепляющие материал. Все это происходит при температуре выше 180ºC. Раньше в качестве такой «начинки» ученые использовали короткое углеволокно: дорогое и дефицитное. Новизна разработки в том, что ученые заменили углеволокно на шунгит (также известный как «аспидный камень»). Это ископаемое почти полностью состоит из углерода. В результате структура вещества меняется, как и его свойства. Пластичный полимер становится прочным и термостойким.
Материал можно использовать для создания ключевых деталей топливных ячеек (устройств для преобразования химической энергии топлива непосредственно в электрическую без сжигания), узлов химически стойкой аппаратуры, сложной насосной техники для добычи нефти на рекордных глубинах и в самых суровых условиях (песок, сероводород, температура более 200ºС), а также для разработки компонентов авиационных двигателей нового поколения.
