Ученые Пермского Политеха разработали новую технологию получения терморасширенного графита — материала, широко используемого в уплотнителях, огнезащитных покрытиях и сорбентах. Метод позволяет повысить выход продукта до 95% и значительно снизить энергозатраты. На изобретение получен патент. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Терморасширенный графит получают путем обработки исходного материала и его резкого нагрева. В результате частицы увеличиваются в объеме в сотни раз и становятся легкими и пористыми. Это делает материал эффективным теплоизолятором и уплотнителем, а также позволяет использовать его для ликвидации разливов нефти и в композитах для промышленности.
Однако существующие способы производства остаются дорогими и не всегда эффективными. При печном нагреве часть материала сгорает или прогревается неравномерно. Плазменные установки также работают с низкой эффективностью: до 98% энергии рассеивается, а частицы не успевают полностью обработаться.
Новая технология основана на принципе плазменного «ствола». В отличие от традиционной плазменной струи, где тепло рассеивается, здесь частицы графита проходят через центр высокотемпературной зоны и нагреваются равномерно.
«Наша установка создает плазменный «ствол» с температурой около 10 тысяч градусов. Частицы проходят через его центр и мгновенно вспениваются. Благодаря этому каждая частица обрабатывается одинаково, а потери сырья минимальны», — пояснил Юрий Щицын, заведующий кафедрой «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ, доктор технических наук.
Дополнительную роль играет аргон — инертный газ, который предотвращает выгорание графита во время обработки.
Эксперименты показали, что при оптимальном режиме подачи материала удается получить графит массой всего 1–1,8 г. Для сравнения, при традиционных методах этот показатель составляет 4,6–10,3 г. Это означает, что новый материал получается в 2,5–10 раз легче и имеет более однородную структуру.
«Главное преимущество — энергоэффективность. Расход энергии составляет около 1,6 кВт·ч на килограмм продукта, тогда как в прежних технологиях большая часть энергии теряется», — отметил Сергей Неулыбин, научный руководитель лаборатории методов создания и проектирования систем «Материал-технология-конструкция» ПНИПУ, кандидат технических наук.
По словам разработчиков, новая технология может быть масштабирована для промышленного применения. Это позволит снизить стоимость производства и повысить качество материалов, используемых в авиации, энергетике, нефтегазовой отрасли и строительстве.
Ожидается, что внедрение разработки повысит надежность уплотнителей и теплоизоляции, а также расширит применение графита в экологических технологиях.
Ранее в России нашли неожиданное применение беспилотникам.
