Исследователи Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА Никита Рашутин и Светлана Тюрина совместно с сотрудниками ИФХЭ РАН разработали полимерное покрытие, которое изменяет механизм образования накипи. На латунной поверхности отложения превращаются в плотный каменный слой, а на полимерном покрытии накипь становится рыхлой и легкосъёмной. Это открытие позволяет защищать теплообменное оборудование на электростанциях и в промышленности без постоянных химических промывок и простоев.
Накипь в котлах и теплообменниках — вечная головная боль энергетиков. Солевые отложения на стенках снижают эффективность теплопередачи, заставляют оборудование работать с перегрузкой и ведут к преждевременному износу. Традиционные методы борьбы — химическое умягчение воды и кислотные промывки — дороги, трудоёмки и вредны для экологии. Учёные РТУ МИРЭА предложили альтернативу: защитить металл полимерным покрытием, которое само изменяет характер роста кристаллов.
В экспериментах сравнивали два типа подложек: латунь и латунь с нанесённым полимерным покрытием. Образцы помещали в установку ускоренного накипеобразования, где в жёсткой воде формировались солевые отложения.
Результаты оказались разительно разными. На латуни образовался плотный, монолитный слой накипи толщиной в десятки микрон. Энергодисперсионная спектроскопия показала, что он почти полностью состоит из карбоната магния (MgCO₃) — типичного «камня», который трудно удалить механически.
На полимерном покрытии картина принципиально иная. Накипь представляет собой рыхлый, несплошной осадок. Кроме того, изменился химический состав: помимо карбоната магния, появились гидроксид магния и его гидратированные формы. Такой слой легко разрушается даже при небольшом механическом воздействии.
«На металле накипь превращается в камень — плотный, монолитный, который счищается только с большим трудом. Наше покрытие меняет механизм кристаллизации: осадок становится рыхлым, похожим на порошок, который легко удаляется. Это позволяет продлить межремонтный интервал оборудования и снизить затраты на химические реагенты», — рассказывает Никита Рашутин, преподаватель кафедры инженерии материалов Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА.
«Мы научились управлять защитным покрытием. Модифицируя состав полимера, можно влиять на то, какие соли будут кристаллизоваться на поверхности — прочный карбонат или рыхлый гидроксид. Это открывает дорогу к созданию "умных" противонакипных материалов, которые подстраиваются под конкретные условия эксплуатации. Патент на установку для испытаний уже получен, и мы продолжаем исследования», — комментирует Светлана Тюрина, заведующая кафедрой инженерии материалов Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА.
Результаты исследований представлены в сборнике международной научно-технической конференции «ОПТОТЕХ-2025».
Работа выполнена на кафедре инженерии материалов Передовой инженерной школы СВЧ-электроники РТУ МИРЭА совместно с Институтом физической химии и электрохимии РАН.
Информация и фото предоставлены пресс-службой РТУ МИРЭА
Фото: из личного архива Светланы Тюриной, РТУ МИРЭА
