12.01.2004 12:50
Мембраны из кремниевой органики, с которой научились работать российские химики, послужат хорошей заменой тефлону. Не только на сковородках, но и, возможно, в топливном элементе ближайшего будущего.
Особую славу тефлону принесла его поразительная стойкость: иначе, при всей скользкости этого замечательного полимера, его никак нельзя было бы наносить на сковородку. В самом деле, кому охота есть легко соскользнувшую яичницу, если к ней пристали многочисленные продукты распада пластика?
Эту стойкость тефлону придает его уникальное строение, а именно то, что к цепочке из атомов углерода вместо атомов водорода приделаны атомы фтора. Никакой кислород не способен разорвать возникающую при этом связь. Однако, с другой стороны, фтор - одно из самых неприятных веществ на свете, его открытие стоило химикам нескольких жизней и многочисленных травм. Поэтому, работая с ним, приходится соблюдать повышенные меры безопасности, то есть использовать весьма дорогое оборудование. Хорошо, если речь идет о покрытиях на сковородки, счет которым идет на миллионы, - тут есть шанс окупить затраты. А если из тефлона делать считанные штуки чего-то нового? Тогда из-за высокой стоимости оборудования и цена этого нового становится совершенно неподъемной.
Именно так выглядит история с топливными элементами, основой водородной энергетики. В одном из их вариантов, а именно в элементах с твердополимерным электролитом, которые считаются самыми многообещающими для использования в водородных автомобилях, как раз и есть тефлоновая мембрана. Собственно, она представляет собой сердце элемента, и ее высокая стоимость неизбежно приводит к тому, что киловаттная батарейка стоит более 00.
Ученые засунули дорогую мембрану в элемент не от хорошей жизни. Дело в том, что на одном из электродов приходится иметь дело с чрезвычайно активными веществами, вроде отдельных атомов кислорода или перекиси водорода, и из всего многообразия полимеров только тефлон способен долго выдерживать соседство с ними. И ни в одной лаборатории, причастной к созданию этой разновидности элементов, сделать дешевую мембрану из тефлона не удалось никому. Видимо, перескочить через барьер цены удастся, только применив тот обходной путь, о котором упоминает руководитель совместной комплексной программы исследований по водородной энергетике РАН и "Норильского никеля" академик Геннадий Месяц: "Традиционные технологии, несмотря на колоссальные вложения, не позволили решить задачу. А технологии будущего, которые основаны на наших фундаментальных исследованиях, на это способны".
Если покопаться в списке работ, которые в этом году профинансировали РФФИ и Фонд содействия развитию МП НТС, то в нем можно найти очень интересную работу, которая имеет самое прямое отношение к разговору о стойких мембранах. Оказывается, ученые из Института элементоорганических соединений имени Несмеянова РАН (ИНЭОС) создали российского соперника тефлона. Основа этого уникального соединения - не углерод, а кремний. К его цепочкам приделаны главным образом атомы кислорода вперемежку со специальными группами, которые нужны химикам, чтобы полимер превращался в прочную и гибкую пленку. По сути эта кремниевая органика представляет собой большую песчинку, которую раскатали в пластину и сделали упругой. Получено вещество, на редкость устойчивое ко всяческим неблагоприятным воздействиям вроде тех, что случаются на поверхности раскаленной сковородки или космического корабля.
- Правильнее сказать, что разработали мы новый метод синтеза силоксановых блок-сополимеров, - рассказывает старший научный сотрудник ИНЭОСа кандидат химических наук Анна Рабкина. - Они состоят из цепочек двух сортов. Первые - гибкие и линейные не дают материалу закристаллизоваться даже при 100 градусах мороза. А вторые - жесткие, похожие на лесенку, отвечают за прочность и термическую стойкость будущего покрытия даже при температурах более 400 градусов С. Кроме того, в отличие от тефлона, они растворимы в воде.
Если нанести раствор этих полимеров на поверхность изделия - как клей или лак, то при высыхании молекулы соединяются. Образуется нерастворимая пленка - гибкая, прозрачная, намертво сцепленная с поверхностью.
- Есть у нашего полимера - мы назвали его "Блоксил" - замечательная особенность, которой нет у тефлона, - продолжает Анна Рабкина. - Дело в том, что в тефлоновом покрытии повреждения ничем не залатаешь - он такой скользкий, что к нему ничего не приклеить. Надо снимать весь слой и наносить новый. Поэтому царапина на такой сковородке или форме для выпечки - это приговор. А в нашем покрытии повреждения можно залечивать. Для этого достаточно нанести на них еще один слой раствора полимера, и изделие будет как новое.
Судя по всему, применять свой полимер московские химики хотят для изготовления более дешевых сковородок. Однако кто знает, вдруг им придет в голову присоединиться к водородной программе и создать такой кремниевый полимер, мембрана из которого позволит заменить дорогое тефлоновое сердце топливного элемента.
Источник: Известия
Новая технология сварки полимеров
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.