Поиск - новости науки и техники

Российские ученые превратили морскую губку в графит

17.10.19

В наши дни ученые по всему миру изучают возможности использования новых материалов. Их особое внимание привлекают морские губки, которые за 600 миллионов лет существования научились синтезировать скелет размером от сантиметра до метра и смогли пережить самые разнообразные природные катаклизмы.

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами провели эксперимент по нагреванию скелета морской губки, в результате которого получили графит. Работа опубликована в журнале Science Advances. Исследование поддержано Российским научным фондом.

Использование спонгина — основного компонента скелета губки — открывает широкие возможности для создания возобновляемых, нетоксичных и разлагаемых в природе органических каркасов, которые могут заменить объекты из неэкологичных материалов.

Спонгин, состоящий из рогового вещества (как волосы, рога и когти), вызывает интерес у ученых из-за своей необычной структуры. Она делится на несколько уровней, каждый из которых представлен волокнами толщиной до 100 мкм, объединенными в сложные трехмерные системы с высокой пористостью. Спонгин выдерживает температуру до 360 °C при наличии кислорода и до 1200 °C в бескислородной среде, а также устойчив к воздействию кислот.

Это побудило ученых к разработке новых и более прочных карбонизированных каркасов из спонгина, которые получились бы при нагревании до 1200 °C. Авторы исследования предположили, что вещество может быть превращено в углерод при достаточно высоких температурах, и при этом сохранить свою форму и уникальную структуру.

Для проверки теории ученые поместили спонгин в печь для плавки металла, нагретую до 1200 °C.  После нагревания в течение часа он полностью сохранил свою микро- и наноструктуру, хотя и потерял 70% объема. При этом он остался настолько прочным, что из него удалось вырезать разнообразные фигуры. Дальнейшее изучение с помощью микроскопа и дифракции (отслеживания движения) электронов показало, что спонгин полностью превратился в графитовую губку, то есть сохранил свой внешний вид, но внутри превратился в графит.

«Сейчас, когда проблема загрязнения окружающей среды стала одной из главных для всей планеты, появление новых материалов крайне важно. Использовать спонгин экономически целесообразно, так как это естественный, возобновляемый и экологически чистый ресурс, который можно производить по всему миру. При правильном управлении развитие этих технологий не повредит популяции морских животных, а материалы из спонгина можно будет применять в самых разных областях промышленности», – рассказывает  профессор кафедры эмбриологии биологического факультета СПбГУ Александр Ересковский.

Результаты исследования открывают новые возможности для разработки и применения экологически чистых материалов на основе возобновляемых ресурсов.

Андрей Горбачев

Нет комментариев