Лаборатория технологии углеродных материалов и спектроскопии Межвузовского кампуса УГНТУ в Уфе приступает к разработке полупромышленного синтеза графена. На данный момент ведется активный поиск оптимальных технологических параметров для повышения качества и увеличения объемов производства этого уникального материала. Графен отличается выдающейся прочностью, гибкостью и электрической проводимостью, превосходящей даже медь и сталь. Его потенциал охватывает широкий спектр областей, включая создание сверхбыстрой электроники, легких и прочных материалов, инновационных аккумуляторов и передовых медицинских технологий.
– Графен является чрезвычайно ценным материалом, и его производство из доступного нефтехимического сырья играет ключевую роль для промышленности нашей республики в свете текущей мировой ситуации. Этот материал значительно улучшает свойства битума, повышает прочность сплавов и находит применение в различных других областях. Я уверен, что работа в этом направлении принесет значительные результаты, – заявил Александр Шельдяев, заместитель Премьер-министра Правительства Республики Башкортостан, министр промышленности, энергетики и инноваций.
Графен, получаемый печным методом, обладает уникальными характеристиками. Его структура состоит из наночастиц размером всего 7-25 нанометров. Нанометр — это миллиардная часть метра, что позволяет графену легко интегрироваться в различные материалы. При добавлении даже небольшого количества графена, от одной до нескольких сотых долей процента, он существенно улучшает свойства других материалов, таких как бетон, пластмасса и металлические сплавы. Это приводит к увеличению плотности, износостойкости, а также к повышению устойчивости к механическим нагрузкам и деформациям.
Графен способен улучшать характеристики битума в дорожном строительстве, а также материалов на основе резины и пластмассы. Турбостратный графен применяется в производстве спортивных товаров, таких как резиновые мячи, клюшки и спортивные покрытия, а также в автомобильной и авиационной промышленности для изготовления корпусов автомобилей и фюзеляжей самолетов. Шины с добавлением графена демонстрируют значительное снижение износа — в 100 раз. Кроме того, графен усиливает антикоррозионные покрытия и повышает прочность сплавов.
В УГНТУ два года назад началась разработка уникальной установки для синтеза графена из углеродного сырья. Она превосходит американские и китайские аналоги. Это плазмотрон, который генерирует мощные импульсные разряды для создания электрического поля. На тысячные доли секунды образуется плазма с температурой до 5500°С, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца (5600°C). В таких условиях печная сажа разлагается на атомы углерода. Затем плазма заданной мощности преобразует их в структуру кристаллов графена. Качество графена зависит от времени, которое образец проводит в плазме, и мощности разряда. Лаборатория работает над подбором оптимальных параметров для получения высококачественного графена.
Наша установка для синтеза графена обладает рядом ключевых преимуществ перед зарубежными аналогами. Во-первых, она отличается простотой в производстве, что значительно снижает затраты. Сырьё для процесса – сажа – стоит относительно недорого. Во-вторых, наша установка обеспечивает высокое качество получаемого графена. В отличие от аналогичных систем в США, которые требуют сложной силовой электроники с каскадом трансформаторов, наша установка работает от стандартной сети в 220 вольт. При этом качество получаемого графена превосходит показатели некоторых зарубежных лабораторий.
Эти преимущества были отмечены на международном уровне. Михаил Доломатов, лауреат Премии симпозиума Nanotechnology of Europe (Берлин, 2009), премии и Золотой медали Фонда А.М. Бутлерова, а также профессор и академик РАЕН, начальник лаборатории технологии углеродных материалов и спектроскопии Центра углеродных технологий УГНТУ, высоко оценил нашу установку. Он подчеркнул её эффективность и экономичность.
За прошедший год были получены четыре патента на изобретения. В настоящее время завершаются эксперименты на лабораторной установке, а технология синтеза турбостратного графена близка к выходу на полупромышленный и затем промышленный уровень производства.
Справочно
По поручению Президента Владимира Путина в России инициировано создание сети современных кампусов. К 2030 году планируется, что в стране появится 25 таких образовательных центров. Проект реализуется Правительством Российской Федерации и Минобрнауки России. В рамках национального проекта «Молодежь и дети» в настоящее время проектируются и строятся 24 кампуса. К 2036 году их количество должно возрасти до 40.
Уфимский Межвузовский кампус представляет собой студенческое пространство, включающее жилые помещения на 4,3 тысячи человек, учебно-научный комплекс, лаборатории, деловые зоны, магазины, уютные скверы и другие элементы комфортной городской среды. Эти объекты будут доступны не только студентам, но и всем жителям и гостям Уфы.
Источник: https://pravitelstvorb.ru/news/27619/