Исследователи Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) запатентовали способ производства изделий из графенового материала, который решает проблему неравномерного распределения частиц в композитах. Разработка открывает перспективы для создания сверхпрочных строительных материалов, токопроводящих покрытий и защитных слоев в авиакосмической отрасли.
Графен, открытый российскими учеными Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году, обладает уникальными свойствами: он прочнее алмаза, гибкий и обладает высокой электропроводностью. Однако его промышленное применение ограничено сложностью производства. Более доступной альтернативой стали графеносодержащие материалы — многослойные аналоги, которые уже тестируются в композитах для строительства, электроники и авиации.
Традиционно для получения таких композитных материалов применяют частицы графена и вещество, которое служит связующим элементом (например, эпоксидную смолу, керамику и т. д.). Основная проблема при создании таких материалов — неравномерное распределение графеновых частиц, что снижает их прочность. Ученые ПНИПУ предложили решение: они использовали графеновый материал одновременно как связующее и наполнитель.
В результате смешивания графенового материала с водой мы получили гидрогель-связующее, необходимое для «склеивания» частиц между собой. Затем добавили в гель сухой графеновый порошок и после прессования получили образцы, которые не расслаиваются и при испытаниях разрушаются постепенно. Для нас особый интерес представляет тот факт, что графеноподобный материал при обычном смешении с водой сам по себе способен образовывать гидрогель для композитов. Мы выявили условие гелеобразования, при котором соотношение графенового материала и жидкости должно составлять 1:1,5-2.
Новый метод может ускорить внедрение графеновых композитов в производство стройматериалов, адсорбентов, защитных покрытий и деталей для автомобильной и авиационной промышленности. Исследование выполнено в рамках программы «Приоритет-2030».
Читайте ещё материалы по теме:
Новый тип реактора для получения синтез-газа создали учёные Пермского политеха
