Ученые Российского технологического университета (РТУ МИРЭА) и МГУ им. М.В. Ломоносова смогли в несколько раз сократить энергопотребление и ускорить процесс создания фильтрующих материалов для очистки воды. Благодаря новой технологии изготовления пористой керамики из корунда методом холодного спекания впервые в мире было показано, что пористую керамику для фильтрации воды можно создавать при температуре 450 °С вместо обычных 1500 °С. Проект был поддержан Российским научным фондом, а результаты исследования опубликованы в научном журнале «Тонкие химические технологии».
Подход, предложенный российскими учеными, позволяет создавать эффективные фильтрующие материалы при значительно меньших энергозатратах по сравнению с традиционными технологиями. В то время как классический обжиг требует нагрева до 1500 °C, холодное спекание происходит при температуре всего 450 °C. Это не только сокращает энергопотребление, но и ускоряет процесс: на создание материала уходит всего 30 минут. Дополнительным преимуществом технологии стало отсутствие необходимости использовать связующие вещества и порообразующие компоненты, что также существенно сократило производственные затраты.
Специалисты отметили, что полученная керамика обладает открытой пористостью до 47,9 %, а это обеспечивает прекрасную пропускную способность: более 5 тыс. л/(м²·ч·бар). Полученный материал обладает большим потенциалом для использования в очистке воды: от грубой макрофильтрации до высокоточной нанофильтрации.
Подробнее об исследовании корреспонденту «Научной России» рассказал заведующий лабораторией керамических материалов и технологий РТУ МИРЭА Андрей Смирнов. Ученый объяснил, почему такая структура, где поры занимают почти половину объема, оптимально подходит для фильтрации.
«Чем больше пор, тем лучше будет проходить фильтрация. При этом поры должны быть именно открытыми и образовывать единое пространство внутри керамического тела. Также важны средние размеры пор, так как этим будет определяться их фильтрующая способность. На данном этапе исследований рано говорить о возможности контролировать размер пор. Это требует дальнейших прикладных исследований и создания лабораторной технологии».
Андрей Смирнов также подчеркнул важность того факта, что вместе с коллегами ему удалось получить первые экспериментальные подтверждения принципиальной применимости процесса холодного спекания к алюмооксидной керамике, которая традиционно спекается только при очень высокой температуре (более 1400 °C). Научные исследования на таком, самом начальном этапе, по словам собеседника, представляют собой практически полную неизвестность. В этом, как отмечает ученый, и кроется основная сложность, и одновременно основная увлекательность всего исследовательского процесса ― когда ты узнаешь что-то действительно новое.
В дальнейших планах у авторов проекта модификация свойств материала и изучение перспективных направлений его применения.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото: Дмитрий Рындин / пресс-служба РТУ МИРЭА
