درس علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية، مع زملائهم من جامعة موسكو الحكومية ، تأثير محتوى النيتروجين على بنية وموصلية الكربون الزجاجي. كان الهدف من الدراسة هو إنشاء مواد كربونية جديدة ذات مقاومة كيميائية عالية وموصلية كهربائية. تم نشر نتائج البحث في المجلة العلمية ذات التصنيف العالي Diamond and Related Materials (Q2.
الكربون الزجاجي مادة صلبة تجمع بين خصائص الجرافيت (التوصيل الكهربائي الجيد) والزجاج (الصلابة العالية). نتيجة لتكليس خليط الفينول فثالين والميلامين ، ابتكر العلماء كربون زجاجي جديد متناحي الخواص مع عدم وجود بنية الطبقات المميزة للجرافيت. في سياق الدراسة ، اكتشف العلماء أن النيتروجين يحل محل الكربون بشكل عشوائي في هذه المواد.
«تم إدخال كمية كبيرة من النيتروجين في المادة الجديدة عن طريق ذوبان وتكليس خليط من الميلامين والفينول فثالين أثناء تسخينها إلى 500 درجة مئوية. أظهرت القياسات أن المقاومة الكهربائية النوعية لمادة تحتوي على 21% نيتروجين هي قيمة صغيرة إلى حد ما تبلغ 290 أوم * م ، وهي أقل بمقدار 34000 مرة من مقاومة الكربون الزجاجي المحضر في نفس الظروف من الفينول فثالين النقي. وهكذا ، أظهرنا أن ذرات النيتروجين هي التي تحل محل ذرات الكربون جزئيًا في بنية المادة الجديدة ، وتقدم حاملات شحنة إضافية - الإلكترونات»,- كما يوضح أحد المشاركين في المشروع ديمتري زيربتسوف ، دكتور في العلوم الكيميائية.
السمات المميزة الرئيسية للكربون الزجاجي هي القوة الميكانيكية العالية ، ومقاومة الوسائط العدوانية وضيق الغاز. نظرًا لخصائصها الفريدة ، فإن مجموعة منتجات الكربون الزجاجي ومجال تطبيقها تتوسع بسرعة. تفتح المقاومة الكيميائية والموصلية الكهربائية العالية للمادة الجديدة آفاقًا لاستخدامها في الأجهزة الكهروكيميائية ، على سبيل المثال ، في البطاريات وخلايا الوقود والمكثفات ، وكذلك في الأنودات للتخليق الكهروكيميائي لبيروكسيد الهيدروجين. يمكن أن يؤدي وجود النيتروجين إلى تحسين متانة وموثوقية هذه الأجهزة.
(1).jpg)
عمل علماء من كليات الفيزياء والمعادن والكيمياء في الدراسة: دكتوراه في العلوم الكيميائية ، أستاذ مشارك فياتشيسلاف أفدين ، دكتوراه في العلوم الكيميائية دميتري زيربتسوف ، مرشح العلوم التقنية ، أستاذ مشارك ليودميلا راديونوفا ، مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية ، أستاذ مشارك فلاديمير زيفولين من جامعة موسكو الحكومية ، وكذلك شركاء. شارك في العمل مختبر قسم علوم المواد والكيمياء الفيزيائية للمواد ، بالإضافة إلى مركز العلوم التعليمي لتقنية النانو في جامعة جنوب الأورال الحكومية.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هى أحد المشاركين في مشروع «5-100» ، الذي يهدف إلى زيادة القدرة التنافسية للجامعات الروسية بين المراكز البحثية والتعليمية الرائدة في العالم.
يعد البحث في مجال التقنيات الجديدة من بين أولويات مركز الأورال العلمي والتعليمي الأقاليمي على المستوى العالمي «تقنيات ومواد التصنيع المتقدمة» ، الذي تم إنشاؤه بجهود مشتركة من جامعة الأورال الفيدرالية و «5-100»و جامعة كورغان الحكومية وفرع أورال التابع لأكاديمية العلوم الروسية والشركات الصناعية في مناطق تشيليابينسك وسفيردلوفسك وكورغان.