Исследователи из Пермского Политеха предложили способ получения пористой проницаемой керамики. Ее можно использовать для изготовления фильтрующих материалов и получения катализаторов в нефтехимической промышленности и энергетике. В частности, такую керамику применяют на производстве для очистки горячих жидкостей и газов от патогенных микроорганизмов или пылевидных частиц – например, сажи. Пористый материал улавливает металлы и соли. В отличие от аналогов, изобретение позволяет «управлять» структурой материала и задавать ее заранее.
Изображения изломов пористого диоксида титана. Сканирующий электронный микроскоп (увеличение 3000) / ©Пресс-служба Пермского Политеха
Ученые уже зарегистрировали патент. Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Для получения материала разработчики смешали керамический оксидный порошок с водным раствором гелеобразующего полимера в пропорции (2-1):1.
Затем они залили суспензию в форму для литья из немагнитного сплава и воздействовали на нее постоянным магнитным полем с индукцией от 5 до 10 мкТл. Полученную заготовку неделю выдерживали в морозильной камере при температуре не ниже -10 °С. Затем ученые спекали суспензию в течение часа при высоких температурах на воздухе. В результате они получили керамику с открытыми порами и заранее заданной структурой.
«Известные технологии получения пористой проницаемой керамики недостаточно экологичны, так как поры образуются за счет удаления токсичных газов, и включают сложные технологические процессы. Наш способ позволяет управлять структурой керамики», — рассказывает руководитель разработки, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» Пермского Политеха, ведущий научный сотрудник научного центра порошкового материаловедения, доктор технических наук, доцент Светлана Порозова.
Уникальность решения пермских ученых состоит в том, что они воздействовали на суспензию слабым постоянным магнитным полем при литье, формировали пористую структуру и сушили будущий материал при дополнительном замораживании геля. Оптимальные условия проведения реакций ученые определили в результате серии экспериментов.
По словам исследователей из Пермского Политеха, в качестве порошка можно использовать любую оксидную керамику. В частности, спекание может проходить при пониженных температурах, если применять наноразмерные порошки с «мягкими» агломератами наночастиц.
Используя новый способ, ученым удалось при различных условиях получить изделия с открытой пористостью, регулируемой в интервале от 14-16 до 35-45 процентов, диаметр пор составил от 200 до 600 мкм.
Технологию пермских разработчиков можно применять в производстве фильтрующих материалов и носителей катализаторов в машиностроении, химической промышленности и энергетике. Это позволит обеспечить технологический суверенитет России.
