НИТУ «МИСиС» ставит планетарные центрифуги на службу био- и нанотехнологий

Создать инновационный материал с улучшенными свойствами, почти со 100% точностью определить, сколько и каких редких металлов содержится в отходах и вторичном сырье, понять экологическую ситуацию на металлургическом заводе и улучшить её – всё это теперь возможно благодаря новой аналитической лаборатории НИТУ «МИСиС» по разделению и концентрированию микроэлементов, микро- и наночастиц. Руководит лабораторией приглашенный профессор Пётр Федотов (Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН).

По словам руководителя лаборатории «Разделение и концентрирование в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды» Петра Федотова, химический анализ нужен не только в науке, но и в промышленности, и в повседневной жизни: “Несут ли в себе угрозу для здоровья нано- и микрочастицы в пыли на металлургическом заводе? Какие отходы, и какое вторичное сырье нужно перерабатывать, чтобы получить наибольшую концентрацию редких металлов? Какие частицы и в каком объёме необходимы, чтобы создать суперсплав для самолётов нового поколения? На все эти вопросы можно ответить, разделяя и анализируя растворимые компоненты и твёрдые частицы с использованием передовых физико-химических методов”.

Для решения этих задач в лаборатории НИТУ «МИСиС» используют прогрессивный подход к разделению частиц в поперечном силовом поле с использованием планетарной центрифуги, оригинальная конструкция которой была спроектирована совместно с инженерами Института аналитического приборостроения РАН.

Особенности сконструированного прибора заключаются в следующем: внутри разделительной колонки – обычной тефлоновой трубки, намотанной, как нитка, на катушку – находится жидкость и частицы различного размера и плотности. Эту катушку в центрифуге с точно определенной, заранее заданной скоростью раскручивают, причем одновременно вокруг собственной оси и вокруг оси центрифуги, подобно тому, как планеты вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг Солнца. Отсюда и название – планетарная центрифуга.

Жидкость-носитель прокачивают через трубку с различными скоростями. Под действием сложного силового поля частицы внутри трубки движутся в потоке жидкости, скользят по стенкам, причем поведение частиц зависит от их плотности, формы и размера. На выходе, по заранее заданной и оптимизированной программе, можно получить узкоразмерные фракции.

Разделив частицы, можно, в частности, узнать, сколько и каких тяжелых металлов связано в почве с песком, сколько – с илом и пылью. Насколько загрязнены токсичными элементами наночастицы уличной пыли, которые при малейшем ветре поднимаются в воздух и проникают в наши лёгкие. Можно оценить, какого именно размера частицы нужны для получения инновационных материалов с улучшенными свойствами и т.д.

Как отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «развитию таких перспективных научных направлений, как биоматериалы и нанотехнологии, наш университет уделяет самое пристальное внимание. Создание лаборатории, которую возглавил профессор Федотов, открывает перед нами самые широкие перспективы – лаборатория оснащена современным оборудованием, ею руководит один из ведущих  специалистов в этом направлении исследований, чьи работы признаны во всем мире, в его научном коллективе работают наши лучшие аспиранты и молодые ученые. Создание лаборатории профессора Федотова было поддержано Международным научным советом НИТУ «МИСиС», члены которого высоко оценили его опыт и перспективы исследований».

Лаборатория «Разделения и концентрирования в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды» сотрудничает с такими российскими и зарубежными университетами и научными институтами, как МГУ им. М.В. Ломоносова, университет г. По (Франция), Брунельский университет (Великобритания).