27 сентября
НИТУ «МИСиС»

Новая технология повысила электропроводность композитов на основе углеродных нанотрубок

4.4

Команда ученых НИТУ «МИСиС» совместно с Тамбовским государственным техническим университетом, Томским политехом и университетом Нигерии представила новый композиционный материал с уникальной объемной внутренней структурой на основе модифицированных углеродных нанотрубок. Разработанный электропроводный композит может быть применим для создания полимерных обогревательных элементов, саморегулирующихся греющих кабелей, электродов катодной защиты.

Электронные нанотрубки / ©Getty images

Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Composites Science and Technology. Электропроводящие полимеры сочетают в себе проводниковые свойства металлов, а также низкий удельный вес, высокие механические свойства и коррозионную стойкость полимерных материалов, что открывает новые возможности для конструирования электродов систем катодной защиты трубопроводов и емкостного оборудования, кабельных оболочек для защиты от элекромагнитных потерь и коронного разряда.

Высокая электропроводность обычно связана с большой степенью наполнения полимеров функциональными электропроводными добавками, тогда как сохранение хороших механических свойств возможно только при их низкой концентрации. Решая этот парадокс, многие исследователи во всем мире стремятся снизить содержание электропроводящих наполнителей. Одно из эффективных путей решения этой задачи — структурирование наполнителя в объеме связующего, создание упорядоченных проводящих (перколяционных) сеток частиц наполнителя. В подавляющем большинстве случаев такое структурирование сопряжено со значительным усложнением и удорожанием технологии.

Морфология исходных компонентов и структура полученного композита под электронным микроскопом / ©НИТУ “МИСиС”

Международный коллектив ученых решил задачу по созданию локализованных структур наполнителя и снижению перколяционного порога с помощью традиционных технологий прямого прессования полимеров, что позволило обеспечить высокую электропроводность полимерного материала при минимальном содержании наполнителя и недорогой технологии получения изделий.

График электропроводности исходных компонентов и легированных йодом полученных композитов / ©НИТУ “МИСиС”

«Мы показали возможность создания композитов, содержащих многослойные углеродные нанотрубоки (МУНТ), которые формируют каркасные микронные структуры в объеме матрицы полиметиленметакрилата (ПММА). Формируемая стабильная перколяционная сетка обеспечивает высокую электропроводность полученного материала при минимальной концентрации наполнителя», – рассказал научный сотрудник кафедры ФНиВТМ НИТУ «МИСиС» Игорь Бурмистров.

Графическая абстракция. Распределение нанотрубок / ©НИТУ “МИСиС”

Модификация материала йодом обеспечивает дополнительное повышение электропроводности и защиту от биологических факторов деструкции при эксплуатации элементов катодной защиты в естественном грунте. «При легировании йодом электропроводность этих композитов увеличивается на сотни процентов, что связано со снижением потенциальных барьеров переноса заряда между отдельными нанотрубками в объеме композита», – поясняет Игорь Бурмистров.

Электронные изображения полученных массивов нанотрубок / ©НИТУ “МИСиС”

Области применения созданных электропроводных композитов разнообразны, но главное – это создание функциональных материалов с заданными показателями электропроводности и диэлектрической проницаемости, улучшенной антикоррозионной и антибактериальной устойчивостью. Они позволят создавать новые перспективные полимерные электродные элементы для защиты металлических элементов различных строительных конструкций, нефте- и газопроводов, механизмов, работающих в морской воде.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

11 часов назад
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Вчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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: