Полимеры вместо металлов: в НИТУ МИСИС создали проводящие материалы для энергетики и электроники

«Учёные Университета МИСИС под руководством директора Института новых материалов, д.ф.-м.н., профессора Сергея Калошкина разработали композиты на основе полисульфона и порошковых углеродных наполнителей, которые могут стать альтернативой традиционно использующимся при производстве топливных элементов металлическим и графитовым биполярным пластинам. Новые материалы хорошо обрабатываются, устойчивы к коррозии, обладают высокой тепло- и электропроводностью», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Обычные полимерные материалы обладают очень малой электрической проводимостью и теплопроводностью, что ограничивает область их применения в технике. Для получения проводящих свойств требуется использовать функциональные добавки, такие как частицы металлов или углеродные наполнители. Для получения материалов с хорошей проводимостью требуется добавить не менее 30 массовых процентов таких частиц, что является сложной задачей. Эксперты НИТУ МИСИС разработали способ получения композиционных материалов с матрицей из полисульфона, которые сочетают прочность с высокой тепло- и электропроводностью.

К.т.н. Андрей Степашкин, старший научный сотрудник Центра композиционных материалов, доцент кафедры физической химии НИТУ МИСИС объясняет: «Использование углеродных наполнителей для получения композиционных материалов с матрицей из полисульфона по растворной технологии позволяет достигать высоких значений тепло- и электропроводности при приемлемом уровне прочности. Для реализации технологии не требуется уникальное оборудование, при этом возможно использование отходов графитового производства».

Исследователи создали композит с применением технологии смешения в растворе: раствор полимера имеет значительно меньшую вязкость по сравнению с расплавом и позволяет добавлять различные наполнители добиваясь их равномерного распределения. После удаления растворителя из полученного полуфабриката методом термического прессования получали образцы. Из углеродных наполнителей наилучшим образом проявил себя природный графит, который обеспечил лучшие показатели проводимости, тогда как искусственный графит усилил механические и функциональные свойства. Подробные результаты — в научном журнале Applied Sciences (Q2).

«Ключевым результатом стало получение анизотропного композиционного материала: наложение графитовых частиц в перпендикулярной к направлению прессования плоскости обеспечило хороший контакт между ними и привело к росту тепло- и электропроводности, что определило возможность использования синтезированных материалов для биполярных пластин», — отметил младший научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ МИСИС Хуссам Мохаммад.

Фото: пресс-служба НИТУ МИСИС