Для этого политехники сначала получили углеродный порошок из шкурки фрукта, а затем смешали его с порошком из титана. В итоге получилась тугоплавкая керамика, отлично фильтрующая воздух.
Цедра помело оказалась лучшим сырьем, но не единственным. До нее ученые переработали еще скорлупу кокоса и грецких орехов. Банановую кожуру, березовые листья и газонную траву. Сырье переработали методом пиролиза — термической утилизации в бескислородной среде.
«Углерод, полученный из растительного сырья, обладает уникальными свойствами за счет наличия у каждого растения собственной структуры. В нашем случае морфология полученного углерода повторяет морфологию растений, то есть имеет поры и другие особенности строения. Мы провели исследования полученного углерода и выявили, что из всех используемых нами растительных отходов углерод из цедры помело обладает отличными свойствами для получения тугоплавкой керамики», — отмечает доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ Кирилл Ларионов.
Смесь порошков их углерода помело и титана ученые подвергли плазменному синтезу на электродуговом реакторе. Получился карбид титана, который политехники исследовали при помощи рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии, дифференциально-термического анализа.
Инженер лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли Арина Свинухова пояснила, что полученный из натурального сырья карбид по характеристикам оказался лучше материала на основе технического углерода. «Натуральный» карбид титана дешевле и лучше реагирует с металлом.
Порошок карбида титана политехники спекли методом искрового плазменного спекания и получили образец керамики. Она обладает высокими механическими свойствами и может использоваться для изготовления фильтров, улавливающих СО2.
«Керамика из растительного углерода может не только улавливать углекислый газ, но и утилизировать углерод», — подчеркнул руководитель стратегического проекта «Энергия будущего» ТПУ Александр Пак.
Ученые планируют продолжить работы по синтезированию карбидов титана с применением других видов биоуглерода и изготавливать на его основе керамику для сравнения ее свойств с аналогичными образцами.
Результаты исследований ученых опубликованы в журнале New Journal of Chemistry (Q1, IF: 3,3).