Высокочувствительные газовые датчики
Ученые Пензенского государственного университета создали технологию производства чувствительного элемента сенсора, который можно адаптировать для различных нужд как в промышленности, так и в быту. Исследователи предложили новый подход к управлению свойствами материала, что позволяет создавать его под конкретные задачи. Были разработаны методы управления структурой металлооксидных материалов в сенсорных технологиях. Ученые предложили технологию создания чувствительных элементов газовых сенсоров хеморезистивного типа на основе металлооксидных наноматериалов с заданной структурой. Датчики с таким сенсором обладают высоким быстродействием. Структура материала сенсора создается с помощью двух методов: комбинированием золей с различным временем созревания и внедрением модификаторов. Исследователи намерены смешивать золь-гели с различным временем созревания, что будет способствовать созданию структуры с мелкими и крупными молекулами. Маленькие частицы обеспечивают высокую чувствительность, крупные - оптимизируют время отклика и восстановления. Во время созревания золя в него внедряются металлы-модификаторы, что изменяет структуру и свойства раствора. Внедрение двух металлов одновременно позволит управлять структурой материала более эффективно.
Оптическое волокно для сверхчувствительных датчиков
Для мониторинга состояния конструкций, промышленных деталей, трубопроводов и охраны периметра используют распределенные акустические датчики – DAS-системы. Ученые ПНИПУ и ПФИЦ УрО РАН сравнили семь типов волокон с разными методами производства и покрытиями и определили их восприимчивость к звуковым волнам. Испытания проводили в диапазоне частот от 100 до 7000 Гц – от низкого гула до высоких звуков, которые могут указывать на повреждения конструкций или движение объектов. В ходе эксперимента использовали динамик, к которому крепили разные оптические волокна. С помощью лазера в них отправлялись короткие импульсы света. Когда звуковая волна доходила до волокна, оно деформировалось, и это меняло рассеиваемый свет, изменения регистрировались на том же конце волокна. Анизотропное волокно с акрилатным покрытием показало стабильную, но более низкую чувствительность, волокно с медным покрытием лучше воспринимает звуки в диапазоне от 4500 до 7000 Гц. Наиболее предпочтительным является волокно с полиимидным покрытием. Для применений, требующих точного восстановления «звукового шаблона» рекомендуется использовать анизотропное волокно с акрилатным покрытием внешним диаметром 166 мкм, а волокно с фторопластовым покрытием – для регистрации частот менее 2500 Гц.
Ультразвук против примесей
Хлорид калия — это ключевой компонент минеральных удобрений. Его добывают из сильвинитовой руды, где он смешан с другими минералами, в частности с хлоридом натрия. Для их качественного разделения применяют алифатические амины. В водной среде они позволяют легко и быстро освободить хлорид калия, выталкивая его на поверхность. Однако в дальнейшем часть аминов остается на минерале, что ухудшает процесс его прессования в гранулы. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод очистки хлорида калия. Суспензию хлорида калия с аминами подвергали ультразвуковому воздействию частотой 30 кГц, продолжительностью 30-60 секунд и интенсивностью 20-50 Вт/см2. После обработки раствор фильтровали, а полученный кристаллический продукт сушили в печи. При интенсивности ультразвукового облучения 40 Вт/cм2 в течение 60 секунд максимально снижается концентрацию аминов в готовом кристаллическом продукте (со 130 до 32 г/т). Это происходит благодаря эффекту кавитации. При прессовании необработанного минерала максимальная прочность гранул (155,8 Н) достигается при давлении 10 Мпа и длительности в 30 секунд. Обработка ультразвуком позволяет повысить прочность продукта на 35% до 210,2 Н.
Новая модель дрона
Ученые Новосибирского государственного университета разработали новую модель беспилотного летающего аппарата, который будет использоваться для доставки товаров в труднодоступные районы. На тесте дрон успешно преодолел расстояние в 4,5 км через реку Обь за 5 минут и доставил товар в пункт назначения. БПЛА в автоматическом режиме летит по маршруту, выполняет определенное действие и возвращается в стартовую точку. Разработчики самостоятельно распечатали детали аппарата на 3D-принтере. В БПЛА есть импортная электроника, однако заметная часть программного обеспечения, которое отвечает за логику действий аппарата, управление полетом, обработку видеосигнала, данные с датчиков, — это собственная разработка НГУ. В дроне используется одометрия по подстилающей поверхности (метод измерения координат с помощью технического зрения). Разработчики планируют усовершенствовать дрон за счет внедрения нейронных сетей, которые позволят с большей точностью определять местоположение и в меньшей степени зависеть от сигнала GPS. Сейчас вес товара, который способен перевезти дрон, ограничен 500 граммами.
Получение оксида алюминия
Специалисты Института катализа СО РАН совместно с топливной компанией Росатома «ТВЭЛ» запустили пилотный проект по созданию отечественной технологии получения высокочистого оксида алюминия. Этот материал, широко используемый в оптике, микроэлектронике и производстве катализаторов, полностью импортируется в Россию. Ученые стремятся заменить зарубежные поставки и разработать способ, основанный на российских ресурсах. Основой нового метода стал процесс нитратно-аммиачного переосаждения. Сырьем служит гидроксид алюминия, который растворяется в азотной кислоте, после чего аммиак осаждает псевдобемит. Последующая обработка превращает его в высокочистый оксид алюминия. Побочный продукт процесса — раствор аммиачной селитры — можно использовать как удобрение, что делает проект удачным с точки зрения экологии.
Нанесение покрытий из фторопластов
Ученые Томского политехнического университета предложили новый подход к защите химических реакторов из металла, который позволяет наносить покрытия непосредственно на площадках компаний-заказчиков. Металлические химические реакторы востребованы в различных отраслях. При этом химреакторы, работающие в условиях агрессивных сред, высоких температур и давления, постоянно подвергаются коррозии, которая грозит возможной разгерметизацией, выбросами опасных токсичных веществ, что может стать причиной техногенных аварий и привести к негативным последствиям для окружающей среды. Чаще всего для защиты металлических химических реакторов от коррозии используются эмалевые покрытия. Однако ученые применили покрытия из фторсодержащих полимеров. Фторопласты обеспечивают высокую химическую стойкость покрытия к воздействиям минеральных и органических кислот, щелочей, органических растворителей и минеральных масел при температурах до 120 °С. Технология предполагает использование полимеров, инертных к агрессивным, щелочным средам, например к фторводородной кислоте. Покрытия из фторопластов более долговечны и могут быть востребованными в малотоннажной химии.
