Дослідження перспектив реалізації трекових технологій нанопористих матеріалів на ядерно-фізичних радіаційних установках ІЯД НАН України

 

А.Є.Борзаковський¹, Т.В.Ковалінська¹, В.І. Сахно¹, Ю.В.Іванов¹, В.І.Куц¹, М.І.Боровець¹, В.О.Рилошко¹, О.М.Фанлейб²

 

¹ Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, Україна

² Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України Київ, Україна

 

Розробка і виробництво трекових мембран (часто – ядерних фільтрів) відноситься до області високих технологій і може бути успішно реалізована в ІЯД завдяки наявності високопрофесійних вчених-ядерників, хіміків та фізиків, а також завдяки високому рівню ядерно-фізичної експериментальної технічної бази. Мікрофільтація і технології фільтрувальних матеріалів для них має давню історію і є традиційним напрямком української науки. У промисловості поширені ядерні фільтри у вигляді тонких полімерних плівок з наскрізними отворами малих розмірів. Основою таких методів є слід (трек) від ядерної частинки, як факт її взаємодії з матерією. Використано відомий ефект, що будь-які заряджені частинки взаємодіють з оточуючою матерією на усьому шляху їх руху. Нанопористі матеріали з успіхом використовуються в самих різних галузях науки і техніки. Висока ефективність промислових технологій з мікрофільтраційними процесами спонукає розробників удосконалювати виробництво цих популярних матеріалів з новими покращеними характеристиками для задоволення зростаючих потреб промисловості в нових мікрофільтраційних процесах виробництва.

Подальший прогрес цієї корисної технології спрямований на розширення діапазону робочих температур, технологічності та більш дешевого їх виробництва. Стоїть завдання створювати більш термостійкі мікрофільтраційні та нанопористі матеріали підвищеної міцності, хімічностійкі, з керованими фізичними властивостями. Перспективним напрямком прогресу нанопористих матеріалів є використання плівок з нових вітчизняних полімерів. Тут актуальним є виробництво трекових мембран з нових вітчизняних термостійких і хімічностабільних полімерів – сітчастих поліціануратів, які характеризуються високими адгезійними властивостями до багатьох металів та скловолокна. З огляду на їх фізико-хімічні властивості можна очікувати створення новітніх технологій готових промислових виробів, що включатимуть мікрофільтраційні елементи.

В доповіді викладено основні аргументи на користь використання циклотрону У-120 і електронного прискорювача електронів 4 МеВ для організації наукових і технологічних досліджень з трекових технологій з новими полімерами, а далі і для виробництва мікрофільтраційних нанопорових матеріалів.

Аналізується досвід тривалого застосування традиційних трекових технологій. Встановлено, що радіація є найбільш енергоефективним методом напрацювання нанопористих плівок з групи ядерних мембран. Показано, що для виготовлення покращених ядерних мембран з нових полімерів перспективним є використання альфа-частинок і високоенергетичного гама-опромінення. Запропоновано і обґрунтовано технологічну схему виробництва ядерних мембран з нових вітчизняних полімерних плівок на технічній радіаційній базі ІЯД НАН України.

Наводяться результати перших випробувань запропонованої технологічної схеми для отримання трекових мембран з різних типів полімерних плівок групи поліціануратів. Отримано позитивні результати випробування нових ядерних мембран для селекції газів з їх суміші.