Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» (Новосибирск) совместно с коллегами из Института проблем нефти и газа СО РАН (Якутск) запатентовали композиционный материал на основе трубного полиэтилена с добавлением углеродных нановолокон (УНВ), устойчивый к истиранию. Для получения нановолокон методом пиролиза углеводородов в ИК СО РАН разработали катализаторы на основе никеля и меди.

Полимеры как материал для производства труб показывают более высокие качественные характеристики, чем сталь — она сильнее уязвима перед абразивными средами. Чтобы повысить прочность полимеров, используют углеродные наноматериалы.

«Трубы, изготовленные из стали, изнашиваются в процессе транспортировки через них абразивной среды достаточно быстро. Использование полимерных композитных труб более целесообразно. Основной вид износа для систем водоотведения и канализации — гидроабразивный, когда твёрдые частицы постепенно разрушают материал. Однако, если ввести дополнительные наноструктурированный агент, можно продлить срок эксплуатации труб», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории материаловедения ИПНГ СО РАН к.т.н. Евгения Петухова.

Нановолокна получают разными способами, но в промышленных масштабах перспективен метод пиролиза метана — с его помощью производят так называемый бирюзовый водород, а нановолокна становятся вторым крупнотоннажным продуктом. Получение бирюзового водорода дает низкий уровень выброса углерода — его можно либо захоранивать, либо использовать в промышленности, например, сталелитейной. Специалисты Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ИК СО РАН разработали катализаторы на основе никеля и меди для пиролиза лёгких углеводородов, входящих в состав природного и попутного нефтяного газа. 

«Основные продукты каталитического разложения метана и других лёгких углеводородов — водородсодержащий газ и углеродные нановолокна. В случае реализации промышленной технологии получения водорода методом пиролиза, ожидаемый объём производства УНВ будет достаточно велик, в связи с чем остро встаёт вопрос поиска наиболее перспективных областей применения углеродного материала», — поясняет старший научный сотрудник Центра компетенций НТИ и отдела материаловедения и функциональных материалов ИК СО РАН к.х.н. Юрий Бауман.

Преимущества полученных нановолокон в том, что для усиления стойкости полиэтилена к износу необходимо меньше 1 % от массы продукта.

«Для достижения необходимого эффекта в состав композита вводится менее одного массового процента УНВ. В итоге удаётся добиться снижения абразивного износа полиэтилена в полтора раза», — отмечает младший научный сотрудник Института катализа СО РАН Софья Афонникова.

Учёные планируют исследовать возможность применения углеродных материалов в составе других полимерных матриц.

Источник: ИК СО РАН.