Новейшие разработки в области физической химии поверхностей и наноразмерных систем обсудили в ходе 15-го Всероссийского семинара в ИФХЭ РАН

Пятнадцатый Всероссийский семинар «Физико-химия поверхностей и наноразмерных систем» прошёл в Институте физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина Российской академии наук с 15 по 17 апреля 2025 года.

Семинар проводится ежегодно под эгидой Научного совета РАН по физической химии. Председатель семинара — академик РАН Людмила Бойнович. В семинаре приняли участие институты РАН из Москвы, Санкт-Петербурга, Дубны, Иркутска, Казани и Уфы, а также более 10 университетов из разных городов, в том числе Москвы, Екатеринбурга, Томска, Санкт-Петербурга.

Тематика семинара:

На семинаре были представлены новейшие разработки в области физической химии поверхности и свойств наночастиц и экспериментальные исследования в области измерения адгезии, самосборки, химического магнетизма, ионных жидкостей, поверхностных сил и др. Результаты ряда работ уже в ближайшее время могут быть использованы в промышленных технологиях по производству покрытий с повышенной устойчивостью и уникальными функциональными свойствами для медицины, электроэнергетики и других областей с целью формирования технологического суверенитета России.

Как принято на данном семинаре, доклады активно обсуждались, и авторы получили ценную обратную связь от научного сообщества о путях дальнейшего развития представленных ими работ. Ряд докладов был сделан сотрудниками ИФХЭ РАН.

Ведущий научный сотрудник лаборатории поверхностных сил ИФХЭ РАН кандидат химических наук Кирилл Емельяненко от коллектива авторов из ИФХЭ РАН представил доклад «Физико-химическая модификация поверхностей: от управления смачиванием к снижению токов утечки в линиях электропередачи». Потери на коронный разряд в России составляют более 40 миллиардов рублей в год. В настоящее время наиболее распространённый способ борьбы с коронным разрядом — снижение напряжения в сети при неблагоприятных погодных условиях; таким образом, как раз тогда, когда потребитель нуждается в большем количестве электроэнергии, он получает её меньше. Кирилл Александрович рассказал, что исследования по защите от коронного разряда через управление смачиванием ведутся в лаборатории поверхностных сил ИФХЭ РАН давно.

В данном исследовании было решено обратить внимание на супергидрофильные покрытия, недостаток которых, по сравнению с супергидрофобными, состоит в неустойчивости к коррозии и повышенной адгезии льда к таким покрытиям. Лёд накапливается на проводе, и провод рвется под его весом. Чтобы избавиться от этих недостатков, на провод наносилась тонкая плёнка гидрофильного вещества, которая значительно повышала стойкость провода к коррозии и обледенению. Кирилл Александрович отметил, что подбор состава для этого вещества представлял довольно трудоемкую задачу. Когда состав был найден, плёнка из вещества этого состава была нанесена на провода с текстурированной поверхностью и на провода из гладкого алюминия (контрольные образцы).

Испытания проводились на установке в Новосибирске. Выяснилось, что гидрофильная плёнка существенно снижает потери на коронный разряд как для текстурированного провода, так и для провода из гладкого алюминия. Кирилл Александрович объяснил, что и в том, и в другом случае капли воды стекают на нижнюю часть провода и свисают с него толстыми линзами с большим радиусом кривизны, поэтому коронирование ограничено нижней частью провода.

Эксперименты показали, что длительная выдержка в условиях коронного разряда не приводит к деградации покрытия, поскольку, во-первых, коронный разряд очищает его, разлагая загрязнения, неизбежно попадающие на провод из атмосферы и ухудшающие его гидрофильные свойства. Во-вторых, водная плёнка предохраняет покрытие от неблагоприятных факторов, сопутствующих коронному разряду (ультрафиолетовое излучение, озон).

Кирилл Александрович подчеркнул, что важность этой работы состоит в выявлении того факта, что наиболее дорогостоящий этап при изготовлении супергидрофильного провода — нанесение на него текстуры — оказывается избыточным. Плёнка существенно снижает коронирование на гладком проводе. Хотя нанесение плёнки увеличивает стоимость изготовление провода примерно на 30 %, плёнка достаточно уменьшает потери электроэнергии, чтобы окупить применение более дорогой технологии. Кроме того, из-за уменьшения адгезии льда провода меньше будут рваться, и их реже нужно будет заменять. Поскольку подавляющее большинство линий электропередач в стране находятся не в аридных, т. е. не в засушливых, областях, защита от коронного разряда актуальна практически для всех регионов России, и у работы есть большие перспективы по промышленному использованию.

Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал

"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"