Ученые улучшили свойства материалов с фазовым переходом

Материал с фазовым разрешением под микроскопом

Outlast technologies/Science photo library/Getty Images

Российские исследователи «обернули» парафин в тонкую оболочку из органического полимера и покрыли капсулу пленкой оксида цинка. Это позволило получить композит, который легко смешивается с водой и обладает улучшенной способностью передавать тепло. Он найдет применение в промышленности и строительстве, а также производстве кондиционеров. Результаты работы, поддержанной грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, опубликованы в журнале Advanced Materials Interfaces.

Материалы с фазовым переходом способны накапливать и выделять большое количество тепла при переходе вещества из одной фазы в другую, в большинстве случаев — из твердого состояния в жидкое, и наоборот. К таким материалам относятся неорганические (гидраты солей, металлы) и органические соединения, самыми перспективными среди которых считаются парафины. Они имеют низкую температуру плавления и не приводят к разрушению конструкций, часть которых составляют.

Обычно такие соединения заключают в прочные контейнеры, чтобы предотвратить утечку материала в расплавленном состоянии. Другой минус таких соединений в том, что они имеют низкую теплопроводность. Чтобы решить эти проблемы, изготовители используют специальные капсулы. Благодаря этому парафины можно добавлять в разные строительные конструкции, ткани и теплоносители. Такое решение позволяет сохранить материал в виде порошка, когда он находится в расплавленном состоянии. Капсулы тоже бывают органическими и неорганическими. Неорганические (оксиды титана или кремния) обеспечивают хорошую передачу тепла и низкую горючесть, но не могут полностью герметизировать ядро из парафина. Органические же полимеры формируют герметичную оболочку, но снижают способность передачи тепла и увеличивают горючесть.

Сотрудники Института общей и неорганической химии РАН имени Н. С. Курнакова (ИОНХ РАН) совместно с коллегами из Израиля и Сингапура объединили преимущества обоих видов капсул. Они нанесли тонкое равномерное покрытие оксида цинка на частицы парафина, «обернутого» капсулой из органического меламинформальдегидного полимера.

«Мы впервые использовали пероксидный метод для получения пленки оксида цинка при низкой температуре, что позволяет улучшить свойства материалов с фазовым переходом», — рассказывает руководитель проекта, старший научный сотрудник ИОНХ РАН Александр Медведев.

Метод заключается в равномерном осаждении пероксида цинка на поверхность капсул за счет образования прочных водородных связей с полимерной пленкой. Затем материал подвергают химической обработке водным раствором сульфита натрия, в результате чего пероксид восстанавливается и образует кристаллический оксид цинка на поверхности микрокапсул материала. Это соединение, в отличие от оксида, кристаллизуется из раствора при нормальных условиях. Предложенный подход является уникальным, поскольку не требует дорогого и сложного оборудования. При этом сохраняется структура покрытия и обеспечиваются необходимые физические свойства, в том числе способность передавать тепло.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.