Ученые из Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н. П. Огарева разработали высокоэффективный сорбент на основе эфиров целлюлозы, сообщил «Бумпром.ру» со ссылкой на пресс-службу Минобрнауки России. Исследование проводилось в рамках стратегического проекта «Материалы нового поколения и энергосбережение» программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».
Новый материал уже запатентован для адсорбции нефти и нефтепродуктов. Однако он может применяться также и для адсорбции воды и других жидкостей, отмечают ученые. Так, предлагается использовать биоразлагаемый сорбент в качестве наполнителя для детских подгузников, а также в сельском хозяйстве, ландшафтном дизайне и садоводстве, поскольку материал может запасать воду в больших объемах и при необходимости ее высвобождать, поддерживая оптимальную влажность почвы. Внедрение разработки в промышленное производство запланировано на 2023 год.
Химики предложили использовать в качестве основы для нового сорбента органический аэрогель, который получил название BioLife. Напомним, что аэрогелями называют класс материалов, в которых жидкая фаза полностью замещена газообразной.
Как объяснили авторы работы, структурно аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2–5 нанометров и пор диаметром до 100 нанометров. Ученым удалось разработать уникальную методику получения аэрогелей, позволяющую обойтись без дорогостоящих и затратных по времени технологий, таких как сверхкритическая сушка (основной и самый сложный этап работы при получении аэрогелей из обычных гелей, во время которого поры заполняются газом).
Если производство аэрогелей по традиционной технологии занимает от 20 до 40 часов, то по новой методике получить нужное вещество можно всего за 2,5 часа.
«Время снижается за счет того, что мы «устранили» некоторые стадии, которые присутствуют в получении аэрогеля. В наших условиях при гелеобразовании образуется пористая структура, из которой влага удаляется просто термической сушкой», — отметил заведующий кафедрой неорганической и аналитической химии МГУ им. Н. П. Огарева, региональный представитель научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия будущего» кандидат химических наук Александр Долганов.
Полученный аэрогель ученые подвергли дальнейшей химической модификации, в результате которой получили эффективный сорбент.
«Модификацию можно проводить как поверхностную, так и по всему объему аэрогеля. Таким образом, зная требования к суперабсорбенту, мы разработали подход и получили материал с требуемыми характеристиками. Предлагаемый сорбент имеет развитую контролируемую пористую структуру, что позволяет собирать за короткое время (от десяти до 30 секунд) большое количество жидкости. При этом сорбент не превращается в гель, как аналоги, а происходит его набухание с сохранением первоначальной твердой формы», — пояснил Александр Долганов.
Ученый добавил, что за счет большого количества пор новый сорбент способен эффективно удерживать в себе воду даже при физических воздействиях — нажиме, скручивании и т. д.
Как отмечают авторы исследования, актуальность разработки отечественных материалов для средств гигиены выросла на фоне антироссийских санкций. Кроме того, многие синтетические суперсорбенты, которые применяются сегодня в производстве подгузников, очень медленно разлагаются и наносят ущерб экологии. Новый материал, созданный российскими химиками, безопасен для окружающей среды.