Ученые нашли эффективный способ очистки графита, открывая путь к инновационным материалам
Современная промышленность остро нуждается в таких материалах, как терморасширенный графит, сочетающий сверхлегкость, жаропрочность и способность поглощать различные загрязнения — от тяжелых металлов до токсичных паров. Однако традиционные промышленные методы очистки повреждают слоистую структуру, лишая ее уникальных свойств. Решение нашли ученые Пермского Политеха: очистка солями аммония не только обеспечивает чистоту 99,98%, но и не нарушает целостность вещества. Этот подход открывает путь к массовому производству перспективных материалов. Уже сегодня терморасширенный графит незаменим для создания термостойких уплотнений в авиадвигателях, эффективных сорбентов и специальных покрытий, а в перспективе его свойства позволят совершить рывок в развитии гибкой электроники, передовых систем хранения энергии и фильтрации нового поколения.
Представьте себе материал, способный выдерживать температуры реактивного двигателя, поглощать нефтеразливы как губка, в разы увеличивать емкость аккумуляторов и служить основой для смартфонов, которые можно свернуть в трубочку. Этот материал — терморасширенный графит, и рождается он из скромного минерала, знакомого нам по обычному карандашу.
Но для получения этого материала есть строгое условие — высочайшая чистота исходного сырья. К сожалению, графит, добытый из недр, всегда содержит примеси — частицы песка, глины и оксидов металлов, которые не только снижают качество конечного продукта, но и делают сам процесс преобразования невозможным. Основная проблема современной промышленности заключается в том, что существующие методы очистки зачастую слишком грубы: агрессивные реагенты и экстремальные температуры, уничтожая примеси, одновременно разрушают идеальную слоистую структуру графита. Такое поврежденное вещество теряет свою ключевую способность — при быстром нагреве многократно расширяться, образуя легкий и прочный пористый каркас. Из-за чего он становится непригодным для применения в авиации, ядерной энергетике и электронике, отраслях, требующих безупречных эксплуатационных характеристик.
Чтобы найти эффективный способ очистки природного графита, ученые Пермского Политеха сравнили несколько промышленных методов. Традиционно выбор технологии очистки графита зависит от двух основных факторов: состава исходного сырья и требований, предъявляемых к очищенному продукту. Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология» № 1, 2025.
Ученые Пермского Политеха применили стратегический подход: оценили, насколько метод совместим со всем производственным циклом. Ключевым стал вопрос: можно ли получить не просто чистый, а «технологически готовый» графит, который подойдет для последующих стадий интеркалирования и терморасширения без повреждения слоистой структуры.
Такой подход особенно актуален, потому что до последнего времени для производства терморасширенного графита использовался готовый интеркалированный графит, поставляемый из Индии, Бразилии и Китая. Это исследование поможет создать технологию полного цикла — от подготовки российского сырья до получения терморасширенного графита в РФ. Это позволит создать независимую от импорта технологическую цепочку и обеспечить отечественную промышленность перспективным материалом собственного производства.
Ученые начали с изучения метода пульсационной щелочной очистки и обнаружили, что переменный режим работы печи действительно помогает интенсивнее удалять загрязнения, но дальнейший анализ выявил серьезный недостаток — несмотря на впечатляющую чистоту в 99,96%, технология требует постоянной тонкой настройки температуры, что делает ее слишком сложной для промышленного масштабирования.
При применении автоклавной обработки ученые выявили серьезный недостаток метода: хотя многоцикличная обработка и позволяет достичь сверхнизкой загрязненности 0,005–0,026%, экстремальные давление и температура в закрытой системе повреждают слоистую структуру графита, лишая материал ключевых свойств.
Даже у экономически выгодного метода, в котором для растворения и удаления примесей используются доступные соли натрия, есть серьезные технологические ограничения. Хотя он и позволяет достичь высокой степени очистки графита в 99,6–99,9%, его главным недостатком является строгая зависимость от температурного режима. Эффективность очистки значительно снижается при малейшем отклонении от оптимальных параметров, что делает процесс неустойчивым и создает риск повреждения структуры материала.
Серно-содовый метод, несмотря на теоретический потенциал для глубокой очистки, на практике оказался непрактичным. Многоступенчатость процесса, требующая последовательной обработки реагентами, в сочетании с использованием агрессивных сред, делает его чрезмерно сложным, трудоемким и дорогим для внедрения в промышленное производство на одной из стадий технологии терморасширенного графита.
— В отличие от методов, требующих жесткого температурного контроля, применение солей аммония открывает новые возможности. Исследователи доказали: осаждение бифторидом аммония дает более качественную очистку природного графита за счет равномерного протекания реакций в широком температурном диапазоне. Это фундаментальное преимущество позволяет достичь чистоты 99,97-99,98% без риска повреждения слоистой структуры графита, — рассказала Асия Кобелева, доцент кафедры «Химические технологии», кандидат технических наук ПНИПУ.
На основании компьютерного моделирования химических процессов специалисты определили оптимальные параметры подготовки сырья для получения терморасширенного графита. Полученные результаты закладывают научную основу для организации массового производства изделий из терморасширенного графита в России, открывая перспективы для импортозамещения в авиастроении, энергетике и электронике, а также для создания инновационных продуктов — от гибкой электроники до высокоэффективных систем очистки.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
Сверхпроводимость очень чувствительна к внутренней организации материала, в котором проявляется. Чтобы уговорить эту «птицу счастья» стабильно работать, физики тщательно следят практически за каждым атомом в сверхпроводниках и всеми воздействиями электромагнитных полей. Ученые могут контролировать хаотичные процессы в материалах, но могут их и использовать.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно