Устойчивые к износу трубы. Новые композитные материалы на основе полиэтилена и углеродных нановолокон.

Специалисты Института катализа СО РАН совместно с коллегами из Института проблем нефти и газа СО РАН разработали и запатентовали новый композиционный материал на основе трубного полиэтилена и углеродных нановолокон. Этот материал обладает повышенной устойчивостью к износу, что может значительно продлить срок службы труб в промышленных системах.

Традиционные стальные трубы часто изнашиваются под воздействием абразивных сред, особенно в водоотведении и канализационных системах, где твёрдые частицы разрушают материал. Полимеры, такие как полиэтилен, являются более устойчивыми к таким воздействиям. Однако добавление углеродных нановолокон в состав полиэтилена может ещё больше повысить его стойкость к износу.

Трубы, изготовленные из стали, изнашиваются в процессе транспортировки через них абразивной среды достаточно быстро. Использование полимерных композитных труб более целесообразно. Основной вид износа для систем водоотведения и канализации — гидроабразивный».

— Евгения Петухова, старший научный сотрудник лаборатории материаловедения ИПНГ СО РАН

Нановолокна, добавляемые в полиэтилен, получают методом пиролиза углеводородов, что также позволяет производить бирюзовый водород — экологически чистый продукт с низким уровнем углеродных выбросов. Этот процесс использует катализаторы, разработанные на основе никеля и меди, что делает производство нановолокон и водорода более эффективным и экологически безопасным.

«Основные продукты каталитического разложения метана и других лёгких углеводородов — водородсодержащий газ и углеродные нановолокна. В случае реализации промышленной технологии получения водорода методом пиролиза, ожидаемый объём производства УНВ будет достаточно велик».

— Юрий Бауман, старший научный сотрудник Центра компетенций НТИ и ИК СО РАН

Одним из ключевых преимуществ углеродных нановолокон является то, что для повышения стойкости полиэтилена требуется всего менее 1% их массы. Это позволяет существенно снизить абразивный износ полиэтилена, что делает композитный материал более долговечным и экономичным в использовании. Учёные также планируют исследовать возможности применения углеродных нановолокон в других полимерных материалах для расширения их использования в различных промышленных областях.

Таким образом, это исследование открывает новые перспективы для улучшения характеристик промышленных материалов, что может оказать значительное влияние на отрасли, связанные с транспортировкой абразивных сред.

Источник: ИК СО РАН.