Специалисты Центра компетенций НТИ по направлению «Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами» (ЦНФМ) на базе НГУ создали концентрат на основе многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), предназначенный для повышения характеристик силиконовых резин. Данное решение расширяет возможности использования в различных сферах, включая медицину и добычу нефти и газа. Проект, благодаря поддержке Фонда Национальной технологической инициативы, был успешно реализован.
«Заявка на получение патента Российской Федерации на изобретение «состав концентрата и метод его производства» была подана. Данный материал применяется для изменения свойств силиконов, как обладающих низкой, так и высокой вязкостью. Он позволяет увеличить прочность и придать материалу электропроводящие характеристики, которые ранее было трудно реализовать», — сообщил научный сотрудник ЦНФМ НГУ Андрей Скуратов. Силиконовые резины нашли широкое применение в различных отраслях, включая промышленность и медицину. Они используются для изготовления уплотнительных колец, прокладок, защитных покрытий для металлических поверхностей, конвейерных лент и компонентов медицинского оборудования.
Обычные методы добавления нанотрубок в силикон оказываются неэффективными. Ученые отмечают, что простое смешивание порошка нанотрубок с материалом приводит к ухудшению его характеристик, ускоренному разрушению и не позволяет достичь заявленного антистатического эффекта. Специалисты из Центра нанофундаментальных исследований Новосибирского государственного университета разработали альтернативный метод: нанотрубки предварительно обрабатываются и вводятся в виде концентрата. Такой подход позволяет исключить образование комков и обеспечить равномерное включение их в структуру силикона.
«Для достижения оптимального результата мы применяем уникальную технологию, в рамках которой нанотрубки подвергаются процессу “расплетения” и диспергирования. В результате формируется готовый к использованию продукт — концентрат. Применение концентрата нанотрубок позволяет легко интегрировать его в производственный цикл изготовления силиконовых резин, не требуя его модификации, что обеспечивает простоту внедрения нашей разработки в промышленное производство», — отметил Андрей Скуратов.
Благодаря возможности точной настройки электропроводности путем изменения концентрации МУНТ в силиконовой матрице, новые материалы обладают значительным преимуществом. Оптимальный диапазон содержания нанотрубок находится в пределах от 0,2 до 0,8 мас.%, что позволяет создавать материалы с требуемыми электрическими свойствами, не снижая их эластичность и прочность. Такой метод позволяет адаптировать материал к конкретным задачам – от антистатических до токопроводящих функций. В медицинской сфере это особенно актуально, поскольку статическое электричество способно притягивать частицы пыли и вызывать загрязнение поверхности медицинских изделий. В нефтегазовой и горнодобывающей отраслях контролируемая электропроводность обеспечивает антистатический эффект, снижая риск возникновения искр и повышая безопасность работы оборудования. Кроме того, добавление МУНТ значительно улучшает механические характеристики силикона: разработчикам удалось увеличить модуль упругости и сопротивление разрыву на 25–35%. В результате, изделия становятся более долговечными и устойчивыми к механическим воздействиям, включая трение и соприкосновение с металлическими поверхностями.
Новый концентрат, созданный на основе нанотрубок, позволяет создавать «умные» силиконовые материалы с заранее определенными характеристиками. Эти материалы могут быть использованы для производства компонентов для автомобильной, космической и горнодобывающей отраслей, а также для изготовления медицинского оборудования и конвейерных систем.
«Удалось не только зафиксировать повышение физических параметров, но и продемонстрировать, что материал приобретает свойства функциональной гибкости. Благодаря этому, его электрические характеристики можно изменять в соответствии с требованиями потребителей. Это расширяет спектр возможных областей применения», — подчеркнул ученый.
Сообщение поступило из пресс-службы Новосибирского государственного университета