Химики создали супергидрофобный аэрогель для сбора нефтепродуктов

Сотрудники Лаборатории спектроскопии наноматериалов ИПХФ РАН создали новый композитный аэрогель на основе графена и политетрафторэтилена (тефлона), который может найти свое применение в ликвидации разливов нефтепродуктов, в том числе – в арктических зонах.

Аэрогели представляют собой довольно уникальный тип материалов. Это гели, в которых газ полностью замещает жидкую фазу, не нарушая твердую структуру геля. Пористость такого материала может превышать 99%, то есть большая часть материала состоит из воздуха. Такие материалы обладают рекордно низкой плотностью, высокой термической стойкостью, очень низкой звуко- и теплопроводностью.

Новый аэрогель был создан группой сотрудников Лаборатории спектроскопии наноматериалов ИПХФ РАН на основе оксида графена и политетрафторэтилена (тефлона) в рамках совместной работы с Центром компетенций Национальной технологической инициативы «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» при Московском Государственном Техническом Университете имени Н.Э. Баумана.

Материал получается методом лиофильной сушки водного геля оксида графена и тефлона с последующим восстановлением оксида графена до графена. На выходе получается аэрогель, который более чем в 30 раз легче воды: один кубический метр весит всего 30 килограммов. Создание самого материала было описано в статье в журнале ACS Applied Materials&Interfaces, а затем химики ИПХФ разработали оптимальную методику его получения и сосредоточились на прикладном применении аэрогеля.

«Работы по графеновым материалам в нашем Институте ведутся уже второй десяток лет и благодаря результатам наших исследований даже создано малое предприятие ООО «ГРАФЕНОКС». И когда при Бауманском университете появился Центр компетенций по новым материалам, в который мы вошли в качестве участника консорциума, наши графеновые работы естественным образом влились в тематику Центра», – говорит заместитель директора ИПХФ РАН, доктор химических наук Эльмира Бадамшина.

Новый материал показывает два важных свойства. Он супергидрофобен – совсем не смачивается водой, а, значит, не способен ее впитывать. Органические растворители и нефтепродукты он, напротив, впитывает очень хорошо: до 2300 процентов по массе и до 96 процентов по объему. Благодаря тому, что можно получать данный аэрогель любой формы – в гранулах, в цилиндрах или блоках любого размера, его можно использовать для сбора разлитых нефтепродуктов, и наиболее эффективно – с водных поверхностей.

«Вы можете сделать из аэрогеля боновое заграждение и таким образом не только локализовывать пятно нефтепродукта на воде, но и одновременно его собирать. Более того, важным преимуществом нашего материала является его потенциально многоразовое применение – после сбора загрязнитель можно выпарить или отжечь, а затем использовать аэрогель повторно. В лабораторных условиях на опытах с гексаном нам удавалось использовать его до 10 раз», – комментирует свойства нового материала его автор, Сергей Баскаков, старший научный сотрудник Лаборатории спектроскопии наноматериалов.

По словам Сергея Баскакова, сейчас материал передан в Центр компетенций Бауманского университета для дальнейшего изучения его свойств, а команда ИПХФ РАН занимается патентованием методики создания материала. По результатам исследования нового материала опубликовано четыре статьи за два года.