Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20 октября
ИФХЭ РАН
3 153

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.
Институт физической химии и электрохимии имени Фрумкина — 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
7 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

11 часов назад
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: