Ультразвук против токсичных газов
Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) разработали метод очистки промышленного воздуха от аммиака и сероводорода. Инновация заключается в применении ультразвука для приготовления химического поглотителя на основе активированного угля. Новый подход предполагает использование ультразвукового излучателя частотой 22–24 кГц для растворения соли в холодной воде. Интенсификация процесса растворения и последующее применение вибрационного смесителя позволили провести пропитку угля в одну стадию, что обеспечило равномерное распределение активного компонента по поверхности гранул. Время защитного действия усовершенствованного поглотителя составило 57 минут для аммиака и 47 минут для сероводорода, что примерно в 1,5 раза превышает показатели существующих аналогов. Сокращение числа производственных этапов делает технологию более экологичной, позволяет упростить технологический процесс, повысить качество продукта и сократить его себестоимость на 20 %.
Композиты для высокотемпературной электроники
Ученые Томского научного центра СО РАН синтезировали электропроводящие полимерные композиты на основе карбосилицида титана и азотосодержащих фаз. Полученные материалы открывают перспективы для создания элементов обогревательных приборов и устройств микроэлектроники. Карбосилицид титана, полученный на основе MAX-фаз, сочетает лучшие свойства керамики и металлов благодаря особой слоистой структуре, аналогичной графиту. Широкий спектр применения новых композитов включает разработку нагревательных приборов и микроэлектронных устройств, работающих в условиях высоких температур. Материалы могут быть использованы при производстве суперконденсаторов, литий-полимерных аккумуляторов, газовых и биологических датчиков, а также экранов для защиты от электромагнитных помех. Они потенциально способны заменить металлы и традиционные проводящие материалы. На следующем этапе исследований группа планирует изучить влияние различных добавок в составе исходной смеси на конечные свойства материала.
Органический полупроводник для сверхчувствительных сенсоров
Российские ученые создали новый класс органических полупроводниковых материалов на основе диазафлуорена, на базе которого были разработаны органические полевые транзисторы, применяемые в качестве газовых сенсоров. Устройства продемонстрировали четкий и быстрый отклик на низкие концентрации сероводорода в воздухе, составляющие порядка пятисот миллиардных долей. Полупроводники n-типа, где основными носителями заряда являются электроны, не способны стабильно работать на открытом воздухе. Ученые предположили, что этой проблемы лишены полупроводники на основе диазафлуорена, в молекулах которого присутствует два атома азота. В ходе экспериментов был подобран оптимальный материал – диазафлуорен с фрагментом дицианометилидена. Созданная молекула обладает низким уровнем граничных орбиталей для эффективного переноса электронов и стабильности, низким дипольным моментом для минимизации ловушек заряда и химической функциональностью для сенсорного отклика.
Катализатор для переработки парниковых газов
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами синтезировали катализатор на основе никеля и карбида вольфрама для переработки углекислого газа и метана в синтез‑газ. Катализатор сочетает высокоактивный и недорогой никель со стабильным карбидом вольфрама. Синергетический эффект от такого сочетания позволил получить материал, превосходящий по активности и устойчивости к окислению традиционные аналоги на оксидных носителях и на основе индивидуальных карбидов. Ключевым достижением стало эффективное подавление процесса коксования. Уровень образования углеродистых отложений удалось снизить до 1 % за 200 ч непрерывной работы. Катализатор поддерживает высокие показатели конверсии реагентов и выхода продукта в течение длительного времени эксплуатации. Испытания при температуре 800 °C и атмосферном давлении показали, что оптимальный баланс свойств достигается при содержании никеля на уровне 20 мас. %.
СВЧ-генератор для очистки резервуаров
Ученые Омского государственного технического университета (ОмГТУ) создали СВЧ-генератор для отогрева и очистки резервуаров от нефтешламов, а в перспективе для облегчения транспортировки высоковязких углеводородов в районах Крайнего Севера. Конструкция включает генератор сверхвысокочастотных электромагнитных волн, короткозамкнутый волновод для управления распространением электромагнитных волн, коаксиальный кабель, обеспечивающий передачу мощности от генератора к излучателю и биконический рупорный излучатель для направленного излучения СВЧ. При традиционной очистке резервуаров вязкие и затвердевшие нефтешламы обычно нагревают паром или водой, в результате чего 1 м3 таких отложений превращается в десятки кубометров отходов. Новая методика предполагает локальный прогрев нефтешламов с помощью излучателя, помещенного прямо в резервуар, что снижает теплопотери и энергозатраты.
Новый подход к исследованию углеродных наноматериалов
Международная группа ученых из России, Франции, Германии и Японии разработала новый теоретический подход к исследованию углеродных наноматериалов. Специалисты установили, что характеристики решетки графена можно описывать с помощью модели трехшагового случайного блуждания частицы. Это позволяет быстрее и без сложных вычислений определять спектральные свойства материала, содержащего в себе «соты» из атомов углерода. В предложенной модели воображаемая частица находится на плоскости в начале координат и делает три шага одинаковой длины в случайных направлениях внутри решетки из атомов углерода. Свойства этой решетки, в том числе ее спектральные характеристики, можно вычислить при помощи многократного применения простых математических операций. Исследователи предполагают, что при увеличении размеров молекул фуллерены становятся локально схожи с бесконечной решеткой графена. Если эта гипотеза подтвердится, анализ их свойств можно будет проводить через характеристики графена.
