Надпоглинаючий матеріал всмоктує розливи нафти

В надії на обмеження згубних наслідків для навколишнього середовища масових розливів нафти вчені з університетів Дрекселя та Університету Дікін в Австралії об'єдналися для виготовлення та випробування нового матеріалу, який називається нанокрист із нітридом бору, який може поглинути до 33 разів більше, ніж вага олій та органічних розчинників - риса, яка може зробити його важливою технологією для швидкого пом’якшення цих дорогих аварій.

матеріал

Матеріал, який буквально поглинає масло, як губка, є результатом підтримки Австралійської дослідницької ради і тепер готовий до випробування промисловістю після двох років доопрацювання в лабораторії Інституту прикордонних матеріалів Дікін (IFM).

Професор Альфред Дікін Ін (Ян) Чень, доктор філософії, провідний автор статті, нещодавно опублікованої в Nature Communications, заявив, що цей матеріал є найбільш захоплюючим досягненням у технології усунення розливів нафти за останні десятиліття.

"Розливи нафти є глобальною проблемою і завдають хаосу нашим водним екосистемам, не кажучи вже про збитки на мільярди доларів", - сказав Чень. "Усі пам'ятають катастрофу на узбережжі Мексиканської затоки, але тут, в Австралії, вони є регулярною проблемою, і не тільки в наших водах. Розливи нафти з вантажних автомобілів та інших транспортних засобів можуть закрити автостради на цілий день, що знову складе великі економічні втрати", - сказав Чень.

Австралійська дослідницька рада підтримала розробку нанокришків нітриду бору, оскільки, за словами Чена, сучасні методи очищення розливів нафти є неефективними та нехитрими - забирають занадто багато часу і завдають постійних і дорогих збитків.

Нанопростир складається із пластівців, товщина яких лише кілька нанометрів (одна мільярдна частина метра) з крихітними отворами. Ця форма дозволяє нанопростинному листу фактично збільшити свою поверхню на грам до розміру п’яти з половиною тенісних кортів.

За словами провідного автора, доктора філософії Вейвей Лей, науковця IFM та нагородженого австралійської дослідницької ради Discovery Early Career Research, перетворення порошку в губку було великим викликом - але важливим кроком у процесі.

"У 2013 році ми розробили перший етап матеріалу, але це був просто порошок. Цей порошок мав здатність поглинати, але ви не можете просто кидати порошок на олію - ви повинні мати можливість зв'язати цей порошок у губку, щоб ми може всмоктувати масло, а також відокремлювати його від води ", - сказав Вей. "Пори на нанопростирних листах забезпечують поверхню для поглинання масел та органічних розчинників, що в 33 рази перевищує його власну вагу".

Дослідники з Інженерного коледжу Дрекселя допомогли вивчити та функціоналізувати матеріал, який починався як порошок нітриду бору, який зазвичай називають "білим графітом". Формуючи порошок в атомарно тонкі листи, матеріал можна зробити губкою.

"Розроблена механохімічна техніка означала можливість отримання стабільних водних колоїдних розчинів нітриду бору з високою концентрацією, які потім могли бути перетворені в надлегкі пористі аерогелі та мембрани для очищення нафти", - сказав доктор медичних наук Вадим Мочалін, співробітник -автор статті, який був доцентом-дослідником у Дрекселі під час роботи над проектом, а зараз є доцентом Міссурійського університету науки і технологій.

Команда Drexel використовувала обчислювальне моделювання, щоб допомогти зрозуміти глибинні подробиці того, як формувався матеріал. В процесі цього команда дізналася, що нанопростирові шафи з нітридом бору стійкі до полум'я - це означає, що вони також можуть знайти застосування в електро- та теплоізоляції.

"Ми раді, що підтримка Австралійської дослідницької ради дозволила нам взяти участь у цьому цікавому дослідженні, і ми могли б допомогти нашим колегам IFM змоделювати та краще зрозуміти цей чудовий матеріал", - сказав Юрій Гогоці, доктор філософії, видатний університет і професор кафедри Дрекселя. Інженерний коледж та директор AJ Інститут наноматеріалів Дрекселя.

Команда нанотехнологів з Інституту прикордонних матеріалів Дікіна протягом двох десятиліть працює над наноматеріалами нітриду бору і отримала міжнародне визнання за свою роботу в галузі розробки нанотрубок та нанотрубок із нітриду бору. Цей проект є наступним кроком у подальших дослідженнях IFM з метою виявлення нових способів використання матеріалу.

"Ми так раді, що нарешті дійшли до цієї стадії після двох років спроб розробити, як перетворити те, що ми знали, як хороший матеріал, на щось, що може бути практично використано", - сказав Чень.