Российский технологический университет (РТУ МИРЭА) совместно с МГУ им. М.В. Ломоносова и при активной поддержке Российского научного фонда успешно разработали принципиально новую методику производства высокоэффективных фильтрующих материалов для очистки воды. Инновация заключается в использовании метода холодного спекания пористой керамики из корунда. Данный подход позволил существенно снизить температурный режим производства — до 450 °C вместо традиционных 1500 °C. Результаты демонстрируют значительное уменьшение энергозатрат и существенное ускорение технологического процесса, открывая новые горизонты для массового внедрения экологически ориентированных решений в сфере водоочистки.
Новое поколение фильтров: минимум затрат, максимум эффективности
Технология холодного спекания позволяет формировать пористую керамику, не прибегая к применению связующих и порообразующих добавок, что заметно сокращает издержки на каждом этапе. Процесс протекает необычайно быстро — на полное формирование материала уходит не более получаса. При столь низком энергопотреблении фильтрующая керамика сохраняет и даже превосходит заявленные характеристики: открытая пористость составляет до 47,9 %, а пропускная способность превышает 5000 литров на квадратный метр в час под давлением одного бара. Ранее подобных показателей в таких температурных условиях достичь не удавалось.
Преимущества инновационной структуры
Учёные отмечают, что столь высокая открытая пористость керамики обеспечивает не только быстрый поток воды, но и расширяет диапазон применения материала — от грубой фильтрации до самых тонких процедур, включая нанофильтрацию. Структура, в которой почти половину объёма составляют взаимосвязанные поры, существенно повышает эффективность фильтрационных систем и может быть адаптирована под различные нужды и задачи.
Роль Андрея Смирнова и ценные открытия
Координацию научных экспериментов возглавил заведующий лабораторией керамических материалов и технологий РТУ МИРЭА Андрей Смирнов. Он подробно разъяснил, почему именно такая губчатая структура керамики оптимальна для фильтрации: «Чем больше предварительно открытых пор, тем выше качество и скорость фильтрации воды. Особое значение имеет не только их количество, но и единое внутреннее пространство — благодаря этому частицы задерживаются максимально эффективно». В ходе этой работы коллектив впервые доказал возможность успешного применения метода холодного спекания к алюмооксидным материалам, что ранее считалось невозможным из-за потребности в сверхвысоких температурах (выше 1400 °C).
Перспективы и дальнейшее развитие
Впечатляющие результаты этого исследования открывают широкие возможности для совершенствования фильтрующих материалов: учёные планируют заниматься контролем и модификацией размера и формы пор, чтобы создавать материалы под нужды конкретных отраслей. Уже сейчас ясно, что инновационная керамика будет востребована в системах бытовой, промышленной и муниципальной водоочистки.
Данный проект реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и Российского научного фонда. По мнению разработчиков, успех открытия вдохновит дальнейшие исследования в области материаловедения и приведёт к появлению новых решений для современной экологии.
Источник: scientificrussia.ru
