Томский политех запустил комплекс оборудования для изготовления прекерамической бумаги

Томский политех запустил комплекс оборудования для изготовления прекерамической бумаги – перспективного материала для водородной энергетики.

Лаборатория перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем Томского политеха, созданная в рамках национального проекта «Наука и университеты», получила комплекс нового оборудования для производства прекерамических бумаг. Это перспективный материал, используемый при изготовлении широкого спектра изделий. Политехники разрабатывают на его основе элементы фильтров для очистки водорода и многослойные ламинированные композиты для потенциального применения в авиакосмической и транспортной отраслях.

Прекерамическая бумага представляет собой композиционный материал, состоящий преимущественно из целлюлозных волокон и наполнителя. При этом она является перерабатываемым материалом, остатки которого можно использовать для ее повторного изготовления. Высокая гибкость прекерамической бумаги позволяет придавать ей форму и задавать различную архитектуру. Например, можно создавать гофрированные или многослойные структуры. Это позволяет делать градиентные по составу заготовки и формовать керамические изделия до момента спекания. 

«Преимущество прекерамических бумаг, по сравнению с другими материалами, заключается в возможности варьировать в них состав отдельных слоев, управляя их свойствами. Благодаря этому уникальному качеству можно создавать композиты с улучшенными характеристиками, обеспечивая комбинирование свойств различных материалов. Одно из перспективных применений прекерамической бумаги – получение из нее поддерживающих элементов высокотемпературных фильтров для разделения и очистки водорода. Меняя соотношение волокон целлюлозы и порошка-наполнителя, можно изменять пористую структуру материала, тем самым добиваться требуемой газопроницаемости в каждом его слое. Это позволит снизить толщину дорогостоящих каталитических слоев, а также разработать керамические фильтры нового поколения», –комментирует заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.

Еще одно перспективное применение прекерамических бумаг – разработка высокопрочных материалов, устойчивых к коррозии, для авиации и космоса.

Ученые Томского политеха использовали в качестве сырья прекерамическую бумагу с порошковым наполнителем на основе MAX-фаз. Это сравнительно новый класс термодинамически стабильных слоистых материалов, которые сочетают в себе преимущества керамики и металлов. Полученные ламинированные композиты показали улучшенные физико-механические характеристики, при этом они легко обрабатываются механически.

Разработка подобных ламинированных материалов на основе керамических слоев МАХ-фаз и металлических слоев из ниобия, тантала и молибдена ведется в рамках проекта РНФ 23-19-00109. https://rscf.ru/project/23-19-00109/.

«Особенность прекерамической бумаги такова, что ее можно наполнять, по сути, порошком любого состава, подбирать нужный режим для получения бумаг с необходимыми свойствами. На данном этапе мы проводим исследования, направленные на расширение линейки получаемых прекерамических бумаг.Они могут иметь самый широкий спектр применения:от изготовления теплообменников и катализаторов до конструкционных элементов авиационной техники. Что касается фильтров для разделения и очистки водорода, то опытный образец запланирован на следующий год», – отмечает Егор Кашкаров.

Справка:

Лаборатория перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем открыта в Томском политехе по результатам конкурса Минобрнауки России о создании молодежных лабораторий на базе вузов-участников программы «Приоритет 2030». Среди задач лаборатории: создание научных основ и технологий производства новых функциональных материалов для нужд водородной энергетики; разработка материалов для разделения и очистки водорода, а также водородонепроницаемых защитных покрытий, приборов и методов измерения селективных характеристик мембранных материалов; неразрушающий контроль материалов и изделий водородных энергосистем.

Информация и фото предоставлены Томским политехническим университетом