Расширяя границы возможного

Татьяна Юдина в лаборатории. Наверное, самая большая радость для ученого, когда результаты его труда не только ложатся в основание научных статей, но и находят практическое применение в жизни. К таким ученым относится Татьяна Фёдоровна Юдина – кандидат технических наук, профессор кафедры технологии электрохимических производств Ивановского государственного химико-технологического университета. 30 июля Татьяне Фёдоровне исполнилось 75 лет. И из них более полувека были связаны с химией.

Научной деятельностью Татьяна Юдина начала заниматься, еще будучи студенткой Ивановского химинститута. Одной из первых разработок стали новые материалы, полученные с использованием технологии покрытия графитовых порошков металлами: медью, никелем, серебром, свинцом и их сплавами. Эти разработки делались в соавторстве с коллегами, в том числе с возглавлявшим в те годы кафедру ТЭП профессором Леонидом Кузьминым.

ИВАНОВСКАЯ НАУКА В «СКОЛКОВО»
«Графит – материал будущего…» – так называлась Международная научно-практическая конференция в «Сколково», в которой в 2012 году в качестве почетного гостя и докладчика принимала участие Татьяна Фёдоровна. Этот центр у многих россиян ассоциируется с нанотехнологиями. А работа с графитом, с его микроскопически малыми частицами – графеном и есть нанотехнологии. Изменение этих частиц, придание им новых свойств, создание на их основе новых материалов расширяют границы возможностей графита до бесконечности. Большой вклад в эту работу вносят ивановские ученые и среди них – Татьяна Юдина.

Эти новые тогда материалы, которые называют композиционными, оказались востребованы в самых разных отраслях промышленности: от ракето- и самолетостроения (микросхемы, металлизированные детали и ткани) до производства товаров народного потребления (телевизионные платы, швейная фурнитура и бижутерия).

Как не остаться без пуговиц?

Кстати, казалось бы, мелочь – пуговицы, пряжки… Но, как рассказала Татьяна Фёдоровна, именно с ними возникли проблемы у солдат армии Наполеона, когда они в 1812 году вошли в Россию. Дело в том, что для изготовления застежек тогда использовали олово, а этот металл рассыпается уже при температуре минус 13 градусов. Сегодня на кафедре ТЭП ИГХТУ разработаны технологии создания на основе графита новых металлических композиционных покрытий (в частности, оловом), которые позволяют изделиям выдерживать низкие температуры. А покрытие некоторыми другими металлами увеличивает теплостойкость изделий до двух-трех тысяч градусов.

Открытию, изучению и применению графита была посвящена вся дальнейшая научная деятельность Татьяны Юдиной. Важными достижениями отмечены и последние пять лет. Так, ведущим направлением стало получение новых видов графита : окисленного, терморасширенного и сферического, а также его мельчайших частиц – графена. В этой работе ИГХТУ сотрудничает с ведущими научно-исследовательскими институтами и предприятиями страны – такими как московский «НИИграфит», входящий в Росатом, ООО «Национально-экспортная корпорация» и другими. В частности, совместно с АО «НИИграфит» на базе университета в 2012 году была создана научно-производственная лаборатория «Графит». Там под руководством Татьяны Юдиной получен патент и готовится к внедрению установка по производству окисленного графита.

Тушить пожары с помощью графита

Практическое применение графита очень широко. Так, окисленный графит используется при создании огнезащитных лаков и красок, а также идет на получение терморасширенного графита (ТРГ). Он образуется в результате нагревания окисленного графита до температуры от 800 до тысячи градусов. Из-за этого объем материала увеличивается в несколько сотен раз: всего грамм ТРГ занимает пространство, равное литровой банке.

Еще не прошедший термическую обработку окисленный графит используют как противопожарный материал для прокладки оконных и дверных проемов. В случае возгорания под воздействием высоких температур графит расширяется и занимает всё свободное пространство, закрывая доступ кислорода и тем самым способствуя угасанию пламени. Как рассказала Татьяна Юдина, после пожара в 2000 году на Останкинской телебашне для безопасности стали использовать материалы именно на основе окисленного графита.

В промышленности ТРГ прессуют и получают графитовую фольгу, которая используется как уплотнительный и теплозащитный материал. Кроме того, графитовая фольга (в отличие от своего предшественника – асбеста) – материал экологически чистый. Также терморасширенный графит используют при разливе нефти: его пористая структура хорошо впитывает жидкость.

Продолжаются работы по трибологическому применению графитов с целью уменьшения трения и износа деталей машин и механизмов. Эти работы начинались еще совместно с супругом Татьяны Фёдоровны – Вячеславом Георгиевичем Мельниковым, который возглавлял кафедру механики ИГХТУ и создал трибологическую школу химуниверситета.

Обработка деталей герметизирующими смазками, изготовленными на основе терморасширенного графита, значительно продлевает жизнь механизмов. Использование таких смазок на предприятиях нашей области давало возможность поддерживать работоспособность старого текстильного оборудования.

Улучшить работу аккумуляторов

Большие перспективы и у сферического графита. Его отличие от природного в том, что благодаря химической обработке изменяется форма частиц графита. Первоначально плоские, они приобретают форму сферы, в результате чего между частицами образуется больше свободного пространства, что способствует лучшей электропроводимости.

Сферический графит уже используется для производства литийионных аккумуляторов, которые имеют широкое практическое применение. Это мобильные телефоны, ноутбуки, электромобили и другая техника. Использование при изготовлении аккумуляторов сферического графита ускоряет их зарядку и продлевает работу.

Необходимо также отметить, что на базе ИГХТУ работа по изменению свойств графита или созданию на его основе новых материалов проводится по технологической цепочке: разработка новых материалов, создание технологии и опытных установок по их производству. При этом все научные изыскания имеют реальное производственное применение. Они проводятся в рамках хоздоговорных работ, когда расходы берет на себя предприятие-заказчик. Это дает возможность университету развиваться, приобретать новое оборудование, проводить испытания и в конечном итоге двигать науку.

Наталья МУХИНА
Ивановская газета https://ivgazeta.ru/read/26209