В Башкирии готовят лабораторию к полупромышленному синтезу графена

Лаборатория технологий углеродных материалов и спектроскопии УГНТУ, расположенная в межвузовском кампусе, осуществляет подготовку к переходу на полупромышленные технологии синтеза графена. Как сообщает газета «Республика Башкортостан», на данный момент ученые завершают серию экспериментальных исследований, направленных на оптимизацию технологических режимов с целью повышения объемов производства высококачественного графена.

Графен, обладающий уникальными физико-химическими характеристиками, включая рекордную прочность, гибкость и электропроводность, превосходящую медь, является перспективным материалом для различных областей применения. Среди них – создание сверхбыстрой электроники, композитных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами, литий-ионных аккумуляторов нового поколения и медицинских устройств.

Заместитель премьер-министра правительства – министр промышленности, энергетики и инноваций Республики Башкортостан Александр Шельдяев подчеркнул стратегическое значение развития производства графена для региона. Он отметил, что использование графена, получаемого из доступного нефтехимического сырья, имеет важное значение для промышленного потенциала республики в условиях глобальной конкуренции.

Графен, характеризующийся наноструктурой с частицами размером 7-25 нанометров, обладает высокой способностью к равномерному распределению в матрицах других материалов. Введение даже малых концентраций графена (менее 1%) в бетон, полимеры или металлические сплавы позволяет значительно улучшить их физико-механические свойства, такие как прочность, износостойкость и устойчивость к механическим нагрузкам.

Применение графена находит широкое распространение в дорожном строительстве, где он используется для модификации битума, в производстве композитных материалов на основе резины и пластмасс, а также в спортивной индустрии, автомобилестроении и авиастроении. Например, шины с добавлением графена демонстрируют снижение износа в 100 раз по сравнению с традиционными аналогами. Кроме того, графен обладает высокими антикоррозионными свойствами.

Разработка установки для синтеза графена, превосходящей зарубежные аналоги, была начата в УГНТУ два года назад. Установка представляет собой плазменный реактор, в котором с помощью мощных импульсных разрядов создается высокотемпературная плазма (до 5500°C). В этих условиях углеродсодержащее сырье разлагается до атомарного состояния, а затем под воздействием контролируемой плазмы формируется графен с идеальной кристаллической структурой. Ключевая задача исследователей заключается в оптимизации параметров процесса, таких как время экспозиции образца в плазме и мощность разряда, для получения высококачественного материала.

Начальник лаборатории, доктор химических наук, профессор Михаил Доломатов отметил, что разработанная установка обладает рядом преимуществ по сравнению с зарубежными аналогами, включая простоту конструкции, экономичность и высокое качество получаемого продукта. В отличие от установок, использующих сложные системы силовой электроники, российская разработка функционирует от стандартной сети напряжением 220 В, при этом качество синтезируемого графена превосходит показатели некоторых зарубежных лабораторий.

За последний год ученые лаборатории получили четыре патента на разработанные технологии синтеза графена. По завершении экспериментальных исследований планируется масштабирование производства турбостратного графена до полупромышленного, а затем и до промышленного уровня.

Фото: пресс-служба правительства РБ.