Личный кабинет

Наблюдается постепенное замещение традиционных материалов композитными в высокотехнологичных отраслях промышленности. Это обусловлено возможностью придания последним требуемых для конкретных задач характеристик ввиду комбинации свойств входящих в состав компонентов. Такой подход предполагает сочетание их достоинств и минимизацию недостатков.

Сотрудниками Красноярского научного центра СО РАН разработаны композитные материалы на основе углерода и палладия. Для их получения ученые применили метод плазмохимического синтеза, основанный на воздействии низкочастотного дугового разряда. Электродами послужили стержни, содержащие смесь графита и палладия. Под влиянием плазмы температурой более 1400°C под давлением 130 кПа исходные компоненты распылялись и формировали наночастицы. В результате получился углеродный порошок с нанодисперсным палладием. Его нагрели в кислородной среде, что обеспечило разделение материала на черный порошок, представляющий собой углерод с незначительными примесями оксида палладия, и светло-серый порошок губчатой структуры, обладающий высокой концентрацией палладия и его оксидов. Отмечена трансформация углерода из графита в процессе синтеза в фуллерены, представляющие собой шарообразные молекулярные структуры. Частицы палладия имеют размер 4 - 20 нм.

Данное сочетание компонентов обеспечивает высокие электрохимические и каталитические свойства, причем, как показал анализ, они отличаются для полученных вариантов. Так, наилучшими свойствами обладают исходный углеродный порошок и образец с оксидами палладия. Они обеспечивают высокую производительность при низких энергозатратах за счет ускорения реакций окисления и восстановления. Ученые объясняют это переходом углерода в фуллерены, характеризующиеся высокой электронной проводимостью, и присутствием наночастиц палладия и его оксидов, выполняющих функцию катализаторов.

За счет этого новые материалы способны значительно повысить эффективность электрохимических процессов, поэтому перспективны для использования в энергетике, датчиках и электрохимических устройствах. Так, предполагается, что они повысят скорость заряда-разряда и долговечность аккумуляторов, эффективность преобразования энергии топливными элементами, чувствительность и стабильность работы электрохимических датчиков.