Начнут работу над полупромышленным синтезом графена

Сейчас идет поиск наилучших технологических режимов, чтобы получать больше этого продукта высокого качества. Графен обладает уникальной прочностью, гибкостью и проводимостью, превосходящей медь и сталь. Он нужен для создания сверхбыстрой электроники, лёгких и прочных материалов, новых аккумуляторов и медицинских технологий.

– Графен - исключительно ценный материал, производство которого из недорогого нефтехимического сырья имеет важное значение для промышленности нашей республики, учитывая нынешнее положение в мире. Графен улучшает свойства битума, используется для повышения прочности сплавов и во многих других областях. Уверен, что работа в этом направлении принесёт значимые результаты, – отметил заместитель Премьер-министра Правительства Республики Башкортостан – министр промышленности, энергетики и инноваций Александр Шельдяев.

В отличие от печной графеновая сажа - материал с уникальными свойствами. Он  обладает наноструктурой с очень тонкими,  порядка 7-25 нанометров, частицами. Один нанометр - миллиардная часть метра, поэтому он хорошо распределяется в материалах. Когда такой графен добавляют в любой другой материал, например в бетон, пластмассу, сплавы металлов, он значительно улучшает его свойства.  Достаточно от одной до нескольких сотых долей процента - и возрастает плотность, износостойкость, устойчивость к нагрузкам и деформации.

Графеном можно улучшать свойства битума в дорожном строительстве и композиционных материалов на основе резины и пластика. Турбостратный графен применяют для производства резиновых мячей, клюшек и покрытий в спорте, корпусов автомобилей и фюзеляжей самолетов.  Износ шин с графеном уменьшается в 100 раз. Кроме того, он усиливает свойства антикоррозионных покрытий и повышает прочность сплавов.

Работа над уникальной установкой, превосходящей американские и китайские аналоги, предназначенной для синтеза графена из углеродного сырья, началась в УГНТУ два года назад.  Она представляет собой плазмотрон, в котором с помощью очень мощных импульсных разрядов создается электрическое поле. На тысячные доли секунды возникает плазма с температурой до 5500°С (для сравнения, температура на поверхности Солнца – 5600°C) В этих условиях печная сажа разлагается на атомы углерода, затем плазма заданной мощности сама создает из них красивую конструкцию кристаллов графена. Все зависит от времени выдержки образца в плазме и мощности разряда. Лаборатория занимается подборкой параметров, необходимых для того, чтобы получить графен высокого качества.

– Наша установка синтеза графена имеет несколько основных преимуществ по сравнению с зарубежными аналогами – простота производства, дешевизна (сажа стоит очень немного) и высокое качество графена. Подобная установка в США работает от силовой электроники из  каскада трансформаторов, а у нас  от сети в 220 вольт, а графен получается  более высокого качества, чем у ряда зарубежных лабораторий, –  говорит Лауреат  Премии симпозиума Nanotechnology of Europe (Berlin, 2009 г.),  премии и Золотой медали Фонда А.М. Бутлерова, доктор химических наук, кандидат технических наук, профессор, академик РАЕН,  начальник лаборатории технологии углеродных материалов и спектроскопии Центра углеродных технологий УГНТУ Михаил Доломатов.

За последний год получены четыре патента на изобретение. Завершаются эксперименты на лабораторной установке, синтез турбостратного графена готовится к выходу на полупромышленный, а затем и промышленный уровень производства.