В Межвузовском кампусе Уфы 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 РБ — 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.

Справочно

Напомним, по поручению Президента Владимира Путина в России создается сеть современных кампусов. К 2030 году в стране должно появиться созвездие из 25 кампусов. Работу по данному направлению ведет Правительство Российской Федерации и Минобрнауки России. В настоящее время при поддержке национального проекта «Молодежь и дети» проектируются и строятся 24 таких студгородка. К 2036 году количество кампусов увеличится до 40.

Проект уфимского Межвузовского кампуса — это студенческое пространство с жилыми помещениями на 4,3 тысячи человек, учебно-научным комплексом, лабораториями, деловыми зонами, магазинами, уютными скверами и другими объектами комфортной городской среды, которые также будут доступны для всех жителей и гостей Уфы.