Лаборатория углеродных материалов и спектроскопии УГНТУ Межвузовского кампуса Уфы приступает к полупромышленному производству графена. Специалисты ищут оптимальные условия для получения высококачественного продукта. Графен выделяется высокой прочностью, гибкостью и проводимостью, превосходя медь и сталь. Этот материал незаменим для создания сверхбыстрой электроники, легких и прочных материалов, инновационных аккумуляторов и медицинских технологий.
– Графен – невероятно ценный материал. Его производство из доступного нефтехимического сырья имеет большое значение для промышленности нашей республики в текущих мировых условиях. Графен улучшает свойства битума, повышает прочность сплавов и находит применение в других областях. Уверен, что работа в этом направлении принесет значительные результаты, – подчеркнул Александр Шельдяев, заместитель Премьер-министра Правительства Республики Башкортостан и министр промышленности, энергетики и инноваций.
Печная сажа – это материал с уникальными характеристиками. Он имеет наноструктуру с тонкими частицами размером от 7 до 25 нанометров. Один нанометр – это миллиардная часть метра, что позволяет ему легко распределяться в других материалах. Добавление даже небольшого количества графена, от одной до нескольких сотых процента, значительно улучшает свойства бетона, пластмассы или сплавов металлов. Это проявляется в повышении плотности, износостойкости и устойчивости к нагрузкам и деформациям.
Графен улучшает характеристики битума в дорожном строительстве и повышает качество композитов на основе резины и пластика. Его турбостратную форму используют в производстве спортивных мячей, клюшек, покрытий, автомобильных кузовов и фюзеляжей самолётов. Шины с добавлением графена служат в сто раз дольше. Графен также усиливает антикоррозионные покрытия и увеличивает прочность сплавов.
Два года назад в УГНТУ начали создавать уникальную установку для синтеза графена из углеродного сырья. Она превосходит американские и китайские аналоги. Это плазмотрон, который с помощью мощных импульсных разрядов создает электрическое поле. В результате на тысячные доли секунды появляется плазма с температурой до 5500°C. Для сравнения, температура на поверхности Солнца составляет 5600°C. В этих условиях печная сажа разлагается на атомы углерода. Затем плазма заданной мощности самостоятельно формирует из них кристаллы графена. Качество графена зависит от времени выдержки образца и мощности разряда. В лаборатории подбирают оптимальные параметры для получения высококачественного графена.
Наша установка для синтеза графена обладает рядом преимуществ перед зарубежными аналогами. Она проста в производстве, экономична (сажа стоит недорого) и обеспечивает высокое качество графена. В США подобные установки работают от сложной системы трансформаторов, а у нас — от обычной сети в 220 вольт. При этом графен, который мы получаем, превосходит по качеству продукцию некоторых зарубежных лабораторий.
Об этом рассказал Михаил Доломатов, лауреат премии симпозиума Nanotechnology of Europe (Берлин, 2009), премии и Золотой медали Фонда А. М. Бутлерова, доктор химических наук, кандидат технических наук, профессор и академик РАЕН. Он возглавляет лабораторию технологии углеродных материалов и спектроскопии Центра углеродных технологий УГНТУ.
За последний год мы получили четыре патента на изобретения. Сейчас завершаем эксперименты на лабораторной установке, а синтез турбостратного графена уже готовится к полупромышленному, а затем и промышленному производству.
Справочно
По поручению Президента Владимира Путина в России создают сеть современных кампусов. К 2030 году планируют открыть 25 таких комплексов. Работу ведет Правительство и Минобрнауки. Сейчас при поддержке национального проекта «Молодежь и дети» строят 24 кампуса. К 2036 году их станет 40.
Уфимский Межвузовский кампус – это студенческое пространство. Здесь смогут жить 4,3 тысячи человек. На территории будут учебные и научные корпуса, лаборатории, деловые зоны, магазины, уютные скверы и другие объекты комфортной городской среды. Кампус будет открыт для всех жителей и гостей Уфы.