Химики изучили механизм получения аэрогелей с заранее заданными свойствами
Химики из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
исследовали механизм создания
силоксановых аэрогелей — сверхлёгких материалов, на 95-99% состоящих из воздуха. Эти вещества применяются в системах доставки лекарств, для сбора опасных химикатов, а также в качестве теплоизоляторов в космической и строительной отраслях.
Силоксановые аэрогели получают методом золь-гель синтеза, однако контролировать этот многоступенчатый процесс сложно. Учёные впервые детально изучили все этапы превращения жидкости в твёрдый гель в рамках одной реакционной смеси. Для этого они замораживали образцы при -80 °C на разных стадиях, что позволило отследить формирование структуры будущего аэрогеля.
Исследователи выяснили, что под действием катализатора молекулы сначала собираются в цепочки, а затем формируют наночастицы размером до пяти-десяти нанометров. Эти частицы растут, уплотняются и в итоге связываются в прочную трёхмерную сеть — каркас аэрогеля. Ключевую роль на всех этапах играет катализатор, ускоряющий как рост частиц, так и образование связей между ними.
«Предложенный подход можно использовать для изучения других сложных процессов. Понимая роль промежуточных соединений на каждой стадии этой реакции, мы сможем создавать аэрогели с заранее заданными свойствами, в частности, пористостью и прочностью», — рассказывает руководитель проекта Ирина Гончарова.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в статье Unravelling the Mechanism of Sol–Gel Process: a Key Stage in the Production of Silica Aerogels from Alkoxysilanes (Roman A. Novikov, Dmitry N. Kholodkov, Irina K. Goncharova, Ashot V. Arzumanyan).
#Грани_РАН
🔗 Российская академия наук в MAX