Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск) нашли новый эффективный способ производства углеродных наноструктур. По словам ученых, технология найдет применение в электронике, химической промышленности и энергетике. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer.

Углеродные наноструктуры изучают сегодня во всем мире, а возможности их применения, как считают ученые, невероятно широки: от искусственных мышц и сверхпрочных материалов до нейрокомпьютерных систем. Традиционно они производятся путем пиролиза углеводородов, получаемых из нефти или природного газа.

Под действием высоких температур сложные соединения распадаются на более простые, в том числе происходит осаждение чистого углерода. Однако при этом далеко не все вещество принимает необходимую структуру, превращаясь в нанотрубки или графен. Побочные продукты – сажевые частицы и аморфный углерод – также выпадают в осадок, при этом разрушая готовые наноструктуры.

Ученые из СФУ экспериментально показали, что при пиролизе этанола процесс осаждения углеродных наноструктур значительно быстрее, а содержание примесей фактически нулевое. По их словам, этот способ также намного выгоднее и экологичнее, поскольку не зависит от добычи природных углеводородов.

«При пиролизе этанола создается достаточно агрессивная среда, основой которой служит вода, способная разрушать ненужные формы осаждающегося углерода, сохраняя при этом целевые функциональные наноструктуры», — объяснил доцент кафедры композиционных материалов и физикохимии металлургических процессов СФУ Михаил Симунин.

Как рассказали исследователи, путем использования различных катализаторов в процессе пиролиза можно синтезировать самые причудливые углеродные наноматериалы. При этом замена продуктов разложения нефти и газа на этанол позволяет сохранять нужную воспроизводимость структуры и свойств наноматериалов.

«Наша технология определенно будет востребована в будущем, поскольку функциональные углеродные покрытия будут широко использоваться в наноэлектронике и сенсорной технике», — отметил Михаил Симунин.

Специалисты также считают, что сегодня основными потребителями новой технологии станут предприятия, производящие нанокомпозитные материалы, в частности, керамические мембраны, применяющиеся в пищевой и химической промышленности, в полиграфии и энергетике.