В финал Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области химических наук и наук о материалах в номинации «Нанотехнология и наноматериалы» вышла работа студенток Института строительства и архитектуры Наталии Калининской и Татьяны Поспеловой.
Научный руководитель — заведующий кафедрой композиционных материалов и строительной экологии профессор Аркадий Айзенштадт. Напомним, конкурс проходил в Казанском национальном исследовательском технологическом университете.
«Характеристика энергетических свойств поверхности дисперсного материала» — так называется работа, которая была отправлена от кафедры на конкурс. Она посвящена получению новых материалов с применением строительных композитов из местного сырья — песка и сапонита (отход алмазодобывающей промышленности). Сапонит — вяжущее вещество и пластификатор, который позволяет скреплять межчастичные связи.
«Если использовать компоненты в определенном сочетании, при этом учитывая характеристики наноразмеров частиц, между ними появляются очень прочные связи. В этом случае компоненты можно использовать вместо цементной составляющей, например, в бетоне. При этом прочность бетонных конструкций усиливается в 20 раз», — рассказывает Аркадий Айзенштадт.
Работа студенток была направлена на поиск оптимального сочетания компонентов для получения такого эффекта. Сделано теоретическое физико-химическое и коллоидно-химическое обоснование процессов, проведена оптимизация условий для их протекания.
Для составления математической модели нанообъекта были использованы установки, закупленные по программе развития САФУ. Это прибор «Easy Drop», позволяющий рассчитывать поверхностную энергию систем — силу связи частиц. Еще один прибор «Delsa Nano C» предназначен для определения размера наночастиц. Наноразмер получали на специальных шаровых и каллоидных мельницах.
«Сейчас мы перешли к опытно-лабораторным испытаниям уже непосредственно на бетонных смесях. Кроме того, мы изучаем влияние температурного режима на строительные конструкции. Пока получаем наноматериалы в весьма небольших количествах, в дальнейшем перейдем к более серьезным объемам», — продолжает Аркадий Михайлович.
На кафедре получены первые экспериментальные бетонные кубики размером 10×10 сантиметров. Они находятся в автоклаве — герметичном аппарате для проведения физико-химических процессов при нагреве и повышенном давлении. Таким образом, скорость протекающих процессов увеличивается. Срок созревания бетона — 28 дней, а значит, через месяц появятся первые реальные результаты многолетней работы. Затем наноматериалы подвергнут испытаниям на деформационную устойчивость, проверят эксплутационные свойства под влиянием низких температур, что особенно важно для их применения в арктических условиях.
«Скоро мы должны получить современный шаровой размольный аппарат, который позволяет изготовить не 400 грамм смеси в наноразмерном состоянии, а 20 килограмм. Можно считать, что мы уже на пороге промышленного испытания наноматериалов», — резюмирует Аркадий Айзенштадт.
