В Пермском Политехе разработали новую технологию получения керамики для промышленных фильтров
Исследователи из Пермского Политеха (ПНИПУ, участник НОЦ «Рациональное недропользование») разработали способ получения пористой проницаемой керамики, которую можно использовать в изготовлении фильтрующих материалов и катализаторов в нефтехимической промышленности и энергетике.
Проницаемую керамику применяют на производстве для очистки горячих жидкостей и газов от патогенных микроорганизмов или пылевидных частиц – например, сажи. Пористый материал улавливает металлы и соли.
Разработка ученых ПНИПУ в отличие от аналогов позволяет управлять структурой материала и задавать ее заранее.
— 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.
Изображения изломов пористого диоксида титана
Для получения материала разработчики смешали керамический оксидный порошок с водным раствором гелеобразующего полимера в пропорции (2-1):1. Далее 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.
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 %, диаметр пор составил от 200 до 600 мкм.
Полученные результаты позволяют применять технологию пермских разработчиков в производстве фильтрующих материалов и катализаторов для машиностроения, химической промышленности и энергетики. Это не только повысит эффективность производств, но и позволит обеспечить технологический суверенитет России.
Ученые уже зарегистрировали патент. Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» и соответствует направлению «Новые материалы и вещества» Пермского НОЦ.
