Инновация из Коми: как морские губки помогут создать новые катализаторы
- 24 марта 16:30
- 16+
- Марина Ладанова
Республика Коми отметилась инновационным достижением в материаловедении: местные ученые разработали принципиально новую методику создания композитов, используя морские губки в качестве основы.
Уникальность технологии заключается в особой термической обработке, позволяющей губке сохранить первоначальную форму и сложную микроструктуру скелета. После модификации обработанного материала специализированным покрытием, он приобретает характеристики гибридного композита. Как сообщает Коми научный центр, исследования, направленные на разработку нового поколения катализаторов для различных промышленных отраслей, стартовали еще в 2017 году по инициативе специалистов Физико-математического института, действующих в рамках международной научной группы. Первоначально коллектив ученых, включающий физиков, химиков и биологов из разных стран, сосредоточился на детальном изучении строения морских губок, стремясь создать биомиметические модели, которые могли бы заменить традиционные углеродные и керамические каркасы, широко применяемые в современном материаловедении. Это научное направление получило название “экстремальной биомиметики” и ориентировано на поиск и применение возобновляемых и экологически чистых органических структур, встречающихся в природе.
В результате проведения карбонизации морских губок в среде инертных газов, состоящей из азота и аргона, ученым удалось получить трехмерный композитный материал, обладающий рядом уникальных свойств и потенциально подходящий для использования в качестве основы при создании катализаторов, способных составить конкуренцию углеродным нанотрубкам. В ходе нагрева в инертной среде, созданной с использованием аргона или азота, губка теряет до 70% первоначальной массы и объема, но при этом сохраняет исходную трехмерную структуру, одновременно приобретая повышенную прочность благодаря графитизации и формированию турбостратного графита. Важную роль играет особый белок – спонгин, образующий фибриллы, содержащие большое количество ароматических соединений, служащих основой для формирования трехмерной структуры морской губки.
Несмотря на то, что спонгин подвергается разрушению при относительно невысоких температурах (400-500 градусов Цельсия), к этому моменту уже активизируется процесс графитизации ароматических соединений. По мере дальнейшего повышения температуры трехмерная структура преобразуется в термостойкий, химически инертный и прочный турбостратный графит, который может выступать в роли основы для производства различных композитных материалов.
Ключевым преимуществом разработанного композитного материала, полученного на основе скелета морских губок, является то, что после термической обработки губка, обогащенная углеродом, сохраняет форму и микроструктуру первоначального каркаса морского организма. Нанесение тончайшего слоя меди на полученный материал превращает его в гибридный композит, обладающий высокими каталитическими характеристиками.
Больше новостей читайте в нашем Телеграм-канале
