Ученые из Новосибирска создали специальный состав, включающий многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), который значительно улучшает характеристики силиконовых эластомеров, сообщает Наука.РФ. Эта инновация может быть использована в различных сферах, включая медицину и нефтегазовую отрасль. Данное исследование выполнено сотрудниками Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) в области «Проектирование и разработка инновационных функциональных материалов с определенными свойствами» (ЦНФМ) при Новосибирском государственном университете, о чем сообщила пресс-служба вуза.
Андрей Скуратов, научный сотрудник ЦНФМ НГУ, заявил, что подана заявка на патент РФ на изобретение «состава концентрата и способа его производства». Разработанное вещество используется для улучшения свойств как низковязких, так и высоковязких силиконов, повышая их прочность и придавая электропроводящие качества, которые ранее было сложно получить. Силиконовые резины широко востребованы в промышленности и медицине для изготовления уплотнительных элементов, прокладок, покрытий для металлов, конвейерных лент и деталей медицинского оборудования.
Традиционные способы добавления нанотрубок в силикон не приводят к желаемым результатам. По словам исследователей, простое добавление порошка нанотрубок ухудшает свойства материала, ускоряет его разрушение, а антистатические свойства не проявляются. Команда ЦНФМ НГУ предложила новый подход: предварительная обработка нанотрубок и их распределение в составе концентрата. Это позволяет предотвратить образование скоплений и равномерно интегрировать их в структуру силикона.
«Мы применяем уникальный метод, при котором нанотрубки “распутываются” и диспергируются. В результате получается готовый к использованию концентрат. Применение концентрата нанотрубок легко интегрируется в производственный процесс силиконовых резин, не требуя его изменений, что упрощает внедрение нашей разработки в промышленность», – пояснил Андрей Скуратов.
Одним из главных преимуществ разработанных материалов является возможность точной регулировки уровня электропроводности путем изменения концентрации МУНТ в силиконовой основе. Оптимальное содержание нанотрубок составляет от 0,2 до 0,8 мас.%, что позволяет создавать материалы с заданными электрическими параметрами, не ухудшая их эластичность и прочность. Это позволяет адаптировать материал под конкретные нужды – от антистатических до токопроводящих свойств. В медицине это особенно важно, так как статическое электричество может притягивать пыль и загрязнять поверхности изделий.
В нефтегазовой и горнодобывающей промышленности контролируемая электропроводность обеспечивает антистатический эффект, предотвращая образование искр и повышая безопасность эксплуатации оборудования. К тому же, введение МУНТ значительно повышает механическую прочность силикона: ученым удалось увеличить модуль упругости и сопротивление раздиру на 25–35 %. Это делает изделия более долговечными и устойчивыми к механическим воздействиям, включая трение и контакт с металлическими деталями.
Созданный концентрат на основе нанотрубок открывает перспективы для создания так называемых «интеллектуальных» силиконовых материалов с настраиваемыми характеристиками. Из них можно производить компоненты для автомобильной, космической и горнодобывающей промышленности, медицинское оборудование, конвейерные системы.
«Мы не только подтвердили улучшение физических характеристик, но и доказали, что материал становится функционально универсальным. С его помощью можно регулировать электрические свойства в соответствии с потребностями заказчика. Это открывает двери для очень широкого спектра применений», – подчеркнул исследователь.