• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.10.2022
ИФХЭ РАН
3 296

Эксперименты ИФХЭ РАН открыли новые возможности для электроэнергетики

4.6

Ученые подведомственного Минобрнауки России Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН экспериментально показали, что специальная процедура создания механически и химически стойких покрытий с иерархической шероховатостью позволяет сохранять функциональные свойства супергидрофобных и скользких покрытий с пропиткой даже в условиях длительной выдержки в высокоинтенсивном коронном разряде, сопровождающемся повышенной концентрацией озона, интенсивным ультрафиолетовым излучением и бомбардировкой поверхности ускоренными ионами. Полученные результаты — существенный шаг в решении задачи создания новых материалов для повышения отказоустойчивости и энергоэффективности электроэнергетики.

Эксперименты ИФХЭ РАН открыли новые возможности для электроэнергетики /©Getty images

Результаты опубликованы в журнале Energy Reports. В экспериментальной установке воспроизводились условия, типичные для высоковольтной линии электропередачи. Модельные высоковольтные провода с двумя типами водоотталкивающих покрытий — супергидрофобных и со скользким покрытием с пропиткой — в течение длительного времени (до 24 часов) при переменном напряжении 285-320 кВ подвергались воздействию коронного разряда.

«Согласно полученным результатам, при напряжении до 320 кВ оба типа покрытий сохраняют водоотталкивающие свойства, которые являются предпосылками их противообледенительных свойств. Супергидрофобные образцы продемонстрировали лучшую стабильность, чем скользкие покрытия с пропиткой, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории поверхностных сил ИФХЭ РАН, кандидат физико-математических наук Кирилл Емельяненко. — Эксперимент показал, что деградация скользких покрытий с пропиткой в основном связана с истощением пропитывающего материала, вызванного коронным разрядом. Супергидрофобные образцы продемонстрировали способность к самовосстановлению».

Намерзание льда и снега на элементах высоковольтных линий приводит к обрыву проводов и повреждению опор распределительных сетей, что представляет опасность для людей и наземных сооружений. Помимо многомиллиардных потерь, коронный разряд вызывает электромагнитное и звуковое загрязнение, помехи радиосвязи и озонообразование, которое отрицательно воздействует на живые организмы. Уменьшение негативных последствий коронного разряда — важная экономическая и экологическая задача.

Поскольку стоимость тестирования линий электропередач в реальных условиях очень высока, комплексные исследования долговечности водоотталкивающих покрытий для электроэнергетики до настоящего времени практически отсутствовали.

«Полная площадь поверхности провода в линии электропередач большая. Из-за этого водоотталкивающее покрытие становится восприимчивым к эрозии и коррозии, особенно при высокой концентрации озона, характерной для коронного разряда, – объяснил Кирилл Емельяненко. – Сопровождающие коронный разряд ионы и электроны высокой энергии и ультрафиолетовое излучение угрожают целостности покровного слоя и приводят к частичному удалению пропитки. Таким образом, обе главные характеристики супергидрофобных покрытий и скользких покрытий с пропиткой — морфология и поверхностный слой — при воздействии коронного разряда становятся уязвимыми».

Полифункциональные покрытия с водоотталкивающими свойствами в последние два десятилетия вызывают большой интерес у промышленности и ученых. Наиболее перспективными считаются два вида — супергидрофобные покрытия и скользкие покрытия с пропиткой. Для создания таких покрытий проводится изменение морфологии поверхности и химических свойств поверхностного слоя. При этом удается контролируемым образом изменять многие, казалось бы, не связанные между собой характеристики материала.

Вместе с водоотталкивающими свойствами достигаются другие функциональные возможности, такие, как антиобледенение, коррозионная стойкость, низкое трение, механическая стойкость, снижение токов утечки. Сочетание различных функциональных свойств открывает широкие возможности для промышленного применения таких покрытий для проводов, изоляторов и опор высокого напряжения.

«Полученные результаты расширяют понимание того, как коронный разряд воздействует на функциональные материалы, и укрепляют оптимистичный взгляд на применимость супергидрофобных покрытий и скользких покрытий с пропиткой для задач передачи электроэнергии», — подытожил Кирилл Емельяненко. Работа профинансирована РНФ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук — один из ведущих химических институтов Российской академии наук. Насчитывает более 800 сотрудников, среди которых 7 академиков, 9 членов-корреспондентов РАН, более чем 100 профессоров и 260 кандидатов наук. Проводимые в ИФХЭ РАН фундаментальные и прикладные исследования характеризуются многопрофильностью и включают следующие научные направления: поверхностные явления в коллоидно-дисперсных системах, адсорбция, физико-химическая механика; супрамолекулярные и наноразмерные системы для использования в современных высоких технологиях; химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии и окисления; химия и технология радиоактивных элементов, радиоэкология и радиационная химия; электрохимия. Успехи сегодняшних исследований опираются на уникальную экспериментальную базу Центра Коллективного Пользования, позволяющую решать практически любую задачу физико-химического исследования вещества или свойств его поверхности разнообразными современными методами. В их числе: электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ, рентгеноструктурный анализ, рентгеновское малоугловое рассеяние, атомно-адсорбционный анализ, эллипсометрия, аннигиляция позитронов, хромато-масс-спектрометрия, инфракрасная, рамановская, фотоэлектронная, электронная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 16:17
Андрей

Международная группа исследователей пересмотрела происхождение теплокровности, проанализировав вымерших предков амниот. Авторы изучили ранее не рассматривавшийся признак эндотермных организмов — маленькие эритроциты.

8 часов назад
Полина

Пожилые люди, которые следят за внешним видом и стремятся выглядеть моложе, реже сталкивались с дискриминацией по возрасту. Это выяснили ученые из США в новом исследовании.

2 часа назад
Андрей

Неподалеку от Кейптауна в водах Индийского океана исследователи впервые задокументировали, как косатка в одиночку убила молодую белую акулу. Свидетели наблюдали нападение и кусок акульей печени в пасти морского хищника.

1 марта
Юлия Трепалина

Первого марта в России отмечают День кошек. Это одни из самых популярных домашних животных, которые живут рядом с человеком уже порядка десяти тысяч лет. Несмотря на многовековое знакомство, в общении людей и кошек хватает неясностей. Так, французские ученые недавно выяснили, что почти в трети случаев знаки кошачьего неудовольствия толковались ошибочно.

Вчера, 16:17
Андрей

Международная группа исследователей пересмотрела происхождение теплокровности, проанализировав вымерших предков амниот. Авторы изучили ранее не рассматривавшийся признак эндотермных организмов — маленькие эритроциты.

Вчера, 14:14
Руслан Руслан

Британский научный обозреватель Дэвид Робсон разбирает в New Scientist причины ухудшения качества спермы у мужчин во всем мире. Naked Science перевел статью, где исследователи пытаются понять причины этого явления и ищут способы обратить ее вспять.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: