Исследования, выполненные совместно с ООО «РТИ-Силиконы» (г. Лысьва Пермской обл.), показали, что внесение добавок аэрогеля в силиконовые резины значительно увеличивает их стойкость в различных средах (автомобильные масла, бензин, растворители). Анализ полученных результатов показывает, что уже ~ 2-3 % мас. добавки Al2O3n(H2O) увеличивают в несколько раз стойкость резины в ксилоле, масле М-12Г и бензине. ультрапористый оксигидроксид алюминий
Обработка исходных образцов ультрапористого оксигидроксида алюминия в насыщенных парах триметилэтоксисилана (CH3)3SiOC2H5 позволяет получить материал, сохраняющий очень высокую удельную поверхность, вплоть до температур отжига 1200-1300°C, что в 30-40 раз больше, чем на необработанных образцах. Образцы получаемого материала приобретают гидрофобные свойства, что позволяет их использовать, например, в качестве матриц, поглощающих вредные и радиоактивные вещества из водных растворов.
Большая открытая пористость позволяет заполнять свободный объем ультрапористого оксигидроксида алюминия насыщенными растворами солей, например, нитратами металлов. Используя последовательную кристаллизацию растворов внутри образца и отжиг с разложением нитратов Me(NO3)x, можно получить заданное соотношение между Al2O3 и оксидом-наполнителем MeyOx. Таким способом были синтезированы двухкомпонентные системы с оксидами: TiO2, ZrO2, CeO2, WO3, MoO3, Y2O3, MgO, NiO, Co3O4, U3O8 и др. Специальный отжиг двухкомпонентных оксидных систем позволяет синтезировать пористые и композитные оксидные соединения. Таким способом, например, впервые была получена высокопористая шпинель MgAl2O4 со средним размером зерен ~ 10 нм и удельной поверхностью более 50 м2/г, также были получены высокопористые NiAl2O4 и CoAl2O4 [9-11].
Не вызывает сомнений перспективность использования разработанных пористых оксидов как основы для создания новых композиционных материалов, высокоэффективных катализаторов и высокотемпературных фильтров, работоспособных до температур ~ 1500°С, сорбентов с рекордными характеристиками, функциональных материалов - например твердых электролитов, биосовместимых материалов - в качестве заполнителя пустот (каркаса) для костной или зубной ткани и ряда других перспективных применений.
Хорошие перспективы применения наноструктурированных оксидов открывает использование их в твердофазном синтезе пористых шпинелей, необходимых для создания различных катализаторов. Как уже отмечалось, особая структура ультрапористого оксигидроксида алюминия позволяет получить шпинели, синтез которых невозможен при использовании традиционных подходов.
Заключение
Наноматериалы, синтезированные с использованием технологии селективного окисления жидкометаллических расплавов, являются уникальным сырьем при создании новых материалов и решения конкретных прикладных проблем в области катализа, сорбции, для получения новых керамических, композитных и функциональных материалов, для полимерных и резинотехнических изделий и др. Показана перспективность применения пористых оксидных структур для высокотемпературных фильтроматериалов и в водородной энергетике, в качестве компонента протонообменных мембран топливных элементов [12]. Полученные результаты убеждают в том, что на основе ультрапористых оксигидроксидов алюминия можно создавать материалы с таким сочетанием физико-химических свойств (структура, пористость, плотность и др.), которые не могут быть достигнуты с помощью обычных, традиционных методов синтеза.
Методы селективного управляемого окисления жидкометаллических расплавов выгодно отличаю низким энергопотреблением, экологической чистотой, простотой осуществления, отсутствием необходимости применения дорогого специального оборудования, не требуют использования высоких температур и давлений и др.
Литература
1. Р.Ш. Асхадуллин, П.Н. Мартынов, А.А. Симаков, П.А. Юдинцев. Жидкометаллическая технология синтеза наноструктурированных веществ. Их свойства и перспективы применения. // «Новые промышленные технологии», 2004, № 3.
2. Р.Ш. Асхадуллин, П.А. Юдинцев, И.С. Курина. Жидкометаллическая» технология синтеза аэрогеля Al2O3H2O и его применение для получения усовершенствованных керамических материалов. // «Новые промышленные технологии», 2004, № 3.
3. Пат. 2305659 РФ C01F 7/02. Способ получения аморфного мезопористого аэрогеля гидроксида алюминия со слоисто-волокнистой микроструктурой / П.Н. Мартынов, Р.Ш. Асхадуллин, П.А. Юдинцев. - Заявл. 2005127113/15. Приоритет 2005.08.30. Опубл. 2007.09.10 (Россия) - 6 с.
4. Procede de preparation d'alumines hydratees monolithiques, d'alumines amorphes ou cristallisйes, d'aluminates et de materiaux composites par oxydation d'aluminium metallique ou d'alliage d'aluminium, brevet (CNRS-CEA) publie sous le n° FR2847569 du 28-05-2004, inventeurs : J-L. Vignes, D. Michel, L. Mazerolles, C. Frappart, T. di Costanzo, M. Beauvy.
5. New methods of porous oxide synthesis : alumina and alumina based compounds, T. di Costanzo, A.A. Fomkin, C. Frappart, A.N. Khodan, D.G. Kuznetsov, L. Mazerolles, D. Michel, A.A. Minaev, V.A. Sinitsin, J-L. Vignes, Progress in advanced materials and processes, Materials science forum, 453-454 (2004) 315-322.
6. И.С. Курина, Р.Ш. Асхадуллин, П.Н. Мартынов и др. Использование добавок аэрогеля AlOOH при изготовлении топливных таблеток UO2, а также функциональной и конструкционной керамики ЯЭУ. // Сборник трудов конференции МАЯТ-2, 19-23 сентября 2005, с.69.
7. Мартынов П.Н., Асхадуллин Р.Ш., Келина И.Ю., Юдинцев П.А. и др. Изучение синтеза аэрогеля моногидрата оксида алюминия из расплава Ga-Al и исследование влияния малых добавок Al2O3*H2O в керамику // Статья в сб. «Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук» Выпуск 6, 2004. - сс. 252-265.
8. Келина И.Ю., Асхадуллин Р.Ш., Юдинцев П.А., Чевыкалова Л.А. и др. Экспериментальные исследования по применению малых добавок аэрогеля моногидрата оксида алюминия Al2O3*H2O для синтеза нитридкремниевой керамики // Статья в Ж. «Огнеупоры и техническая керамика», 2004, № 4 - сс. 27-32.
9. Skeletal isomerization of hexenes on tungsten oxide supported on porous г-alumina, V. Logie, G. Maire, D. Michel, J-L. Vignes, J. Catal., 188 (1999) 90-101.
10. Cracking and skeletal isomerization of hexenes on acidic MoO3-WO3/г-Al2O3, F. di Grйgorio, V. Keller, T. di Costanzo, J-L. Vignes, D. Michel, G. Maire, Applied Catalysis A, 218 (2001) 13-24.
11. Elaboration de nanofibres de carbone pour adsorption de COV, M.C. Amamra, L. Majoli, J-M. Guillot, A. Evstratov, A. Rouviиre, P. Baussand, L. Mazerolles, M. Abderrabba, J.L. Vignes, Matйriaux 2006, Dijon, 13-17 novembre 2006.
12. New composite material for fuel cell membranes, A.N. Khodan, A.I. Baranov, V.V. Grebenev, J-L. Vignes, Solid State Ionics 176 (2005) Iss.39-40 2871-2874.