Ученые в Коми создали уникальный материал из морских губок
Ученые из Республики Коми разработали инновационный метод создания композитного материала на основе морских губок.
Ученые из Республики Коми разработали инновационный метод создания композитного материала на основе морских губок.
Специальная термическая обработка позволяет губке воспроизвести исходную форму и микроструктуру скелета морского организма. После нанесения особого покрытия материал приобретает свойства гибридного композита. Как сообщает Коми научный центр, исследования по разработке нового катализатора для различных отраслей промышленности начали специалисты Физико-математического института еще в 2017 году в рамках международной научной группы. Тогда коллектив физиков, химиков и биологов из разных стран занимался изучением строения морских губок с целью создания биомиметических моделей, которые могли бы стать альтернативой углеродным и керамическим каркасам, используемым в современном материаловедении. Данное направление получило название "экстремальной биомиметики" и ориентировано на изучение и применение возобновляемых и нетоксичных органических структур, встречающихся в естественной среде.
В результате карбонизации морских губок в инертной среде, состоящей из азота и аргона, получили трехмерный композитный материал, обладающий уникальными характеристиками и способный служить основой для создания катализаторов, конкурируя с углеродными нанотрубками. В процессе нагрева в инертной атмосфере, состоящей из аргона или азота, губка теряет до 70% своего объема и массы, однако сохраняет свою трехмерную структуру, приобретая твердость благодаря графитизации и формированию турбостратного графита. В состав губки входит специфический белок под названием спонгин, образующий жгуты-фибриллы, содержащие значительное количество ароматических соединений, которые и формируют трехмерную структуру морской губки.
Спонгин разрушается при температуре от 400 до 500 градусов Цельсия, однако к этому моменту уже успевает запуститься процесс графитизации ароматических соединений. По мере повышения температуры трехмерная структура преобразуется в термостойкий, химически инертный и твердый турбостратный графит, пригодный для использования в качестве основы при производстве композитных материалов.
Уникальность данного композитного материала, созданного на основе скелета морских губок, заключается в том, что в результате термической обработки насыщенная углеродом губка сохраняет форму и микроструктуру исходного каркаса морского животного. После нанесения на полученный материал наноразмерного слоя меди он превращается в гибридный материал, демонстрирующий превосходные каталитические свойства.
