Российские ученые из Института химии твердого тела УрО РАН впервые в мире получили уникальные серебряные структуры, которые могут применяться для защиты трубопроводов от коррозии. Работа поддержана грантом Российского научного фонда. Статья об исследовании опубликована в Journal of Materials Chemistry A.

Серебряные пудры часто используются как защитное покрытие, но их производство дорого и трудозатратно. Особенно это касается частиц необычной формы. Ученым из Института химии твердого тела УрО РАН впервые удалось получить звездообразные несмачиваемые частицы серебра (Ag), плотность которых меньше плотности воды. Причем сделано это было простым, но в то же время универсальным и экологически безопасным методом гидрохимического осаждения. Сам метод получения таких частиц был запатентован в России.

Сравнение звездообразной частицы серебра Ag (в центре) с 60-вершинным звездчатым икосаэдром (слева) и «морским ежом» (справа).
Сравнение звездообразной частицы серебра Ag (в центре) с 60-вершинным звездчатым икосаэдром (слева) и «морским ежом» (справа).

Тонкодисперсные (мелкие) серебряные пудры используются для производства катализаторов (ускорителей химических реакций), обработки воды, в биологии и медицине – как вещества с бактерицидным эффектом. Из тонкой пленки серебра или полимеров, состоящих из серебряных наночастиц, можно изготовить несмачиваемое покрытие для защиты поверхностей от химически агрессивных жидкостей. Обычно наночастицы серебра имеют сферическую форму, но в последние годы ученые стали работать над получением других их разновидностей. Так появились серебряные кубы, плоские треугольники и пластинки, призмы, “провода” и разнообразные лучи. Делать это чаще всего нелегко: синтез может быть дорогостоящим или сложным, как и абляция – испарение под действием лазера для получения пудры.

Частицы многолучевого серебра имеют искаженную форму, напоминающую звездчатые многогранники: от додекаэдра с 20 вершинами до икосаэдра с 60 вершинами. Длина лучей звездчатых частиц серебра определяется условиями синтеза и не связана с отношениями симметрии, характерными для звездчатых многогранников. Эти частицы размером 30–50 мкм и с 24–56 лучами были синтезированы простым и экологичным методом из нитрата серебра, который подвергли разложению в щелочной среде. Из таких структур химики сделали покрытие, на котором капля воды оставалась шарообразной и не смачивала поверхность под собой.

“Порошок или пленки из ультрадисперсных звездообразных частиц серебра могут использоваться как защитные покрытия трубопроводов для нефти и продуктов ее переработки, – считает Станислав Садовников. – Использование таких покрытий благодаря их несмачиваемости продуктами нефтепереработки и другими агрессивными жидкостями в несколько раз повысит их коррозионную стойкость, увеличит срок безаварийной службы трубопроводов, многократно повысит экологическую безопасность эксплуатации трубопроводных систем, снизит расходы по содержанию и замене трубопроводов. Такие же преимущества будут достигнуты при использовании аналогичных покрытий трубопроводов химической промышленности”.

Ученые добавляют, что полученные серебряные частицы имеют очень большую площадь поверхности и могут использоваться как катализаторы или подложки для них.