Разработка физико-химических основ создания новых высокоэффективных динамических мембран с использованием нановолокон оксида алюминия

Получены первые результаты, подтверждающие возможность синтеза нановолокон не только из электровзрывных порошков, но и из полученных более простым и менее затратным способом диспергирования электродной загрузки с помощью импульсного электрического разряда. Отработаны и подобраны методики исследования наноматериалов, позволяющие охарактеризовать их свойства, необходимые для модифицирования матрицы мембраны. К ним относятся измерения площади удельной поверхности, оценка фазового состава методами рентгенофазового и дифференциально-термического анализа, морфологии – методом трансмиссионной электронной микроскопии. Проведен анализ технико-экономических параметров существующих мембран и сделаны прогнозные оценки создаваемых динамических мембран на основе нановолокон оксид-гидроксида алюминия.

Впервые показано, что способность нанопорошков алюминия к синтезу нановолокон определяется не их удельной поверхностью, а наличием на них островковой оксидной или оксинитридной пленки. Сравнение процесса термогидролиза порошков алюминия, полученных различными способами, показало, что для получения волокнистой структуры AlOOH самыми приемлемыми являются нанопорошки, полученные методом электрического взрыва проводников. Для создания на поверхности порошков алюминия оксидного слоя определены условия его формирования: плотность введенной энергии (10-20 кДж/г) и концентрация воздуха в инертной атмосфере (не менее 2-5 % объемных). Для нанопорошков алюминия, получаемых электроразрядным способом, подобраны условия, а именно: рН и температура, необходимые для формирования островкового оксидного или оксинитридного слоя на поверхности порошков.
Экспериментально показано, что модифицировать нановолокнами оксогидроксида алюминия можно мембраны независимо от материала матрицы и размеров пор. Необходимым условием является создание турбулентного потока, способствующего проникновению порошка алюминия в поры мембраны, где осуществляется выращивание нановолокна AlOOH. Проведена оценка конкурентных преимуществ полученных мембран. Показано, что полученные модифицированные мембраны уникальны и не имеют в настоящее время аналогов в России. На данный момент в России для изготовления мембран на основе нанотехнологий нет ни одного производителя.