Пористые стёкла – современные многофункциональные материалы, получившие широкое распространение в различных отраслях. Их можно использовать для изготовления катализаторов, электрохимических накопителей энергии, сорбентов и мембран. Команда учёных из ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН  при поддержке Российского научного фонда (грант № 22-17-20005) занимается изучением структуры и свойств данных материалов. Основная задача исследования в рамках проекта – определение возможности использования пористых материалов на основе боросиликатных стёкол в целях иммобилизации жидких радиоактивных отходов.

Для того, чтобы обычное стекло стало пористым, оно должно пройти несколько последовательных стадий обработки, включающих синтез исходного стекла, его закалку, отжиг, выщелачивание и сушку. При этом все стадии строго лимитированы температурными режимами и временем. В результате длительной и кропотливой работы были определены химические составы и термические режимы обработки, которые приводят к наилучшим пористым характеристикам материала.

Группой учёных впервые было изучено влияние замещения кремния германием на структуру и свойства пористых стекломатериалов. Полученные новейшие результаты опубликованы в журналах Materialia  и Inorganic Materials. Кроме того, варьированием щелочного катиона в исходном составе удалось получить пористые материалы, перспективные для инкапсуляции ионов цезия. Было выяснено, что потенциал нового материала обусловлен высокой удельной поверхностью и способностью вмещать ионы цезия, а также значительной устойчивостью. Исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Materials Chemistry A.

Благодаря творческому подходу к проведению исследования, командой были получены многообещающие результаты, представленные на международных и всероссийских конференциях. В дальнейшие планы коллектива входит развитие данного направления совместно с производственными партнерами, которые нацелены на внедрение новейших технологий в приоритетных областях.

Многостадийный синтез и результаты исследования пористых материалов (микрофотографии и пористые характеристики)

Результаты исследований были представлены на конференциях в гг. Нальчике (XI Национальная кристаллохимическая конференция) и Санкт-Петербурге (Химия твёрдого тела и функциональные материалы – 2024), а также на международной конференции «Mendeleev 2024».