| Название НИОКТР |
Новые термоизолирующие материалы на основе функциональных композитных и гибридных структур с фазово-переходными свойствами
|
| Аннотация |
Целью проекта является получение композитных и гибридных терморегулирующих структур на основе парафинов и газовых гидратов в качестве фазово-переходных материалов (ФПМ) для создания инновационных термоизолирующих материалов и покрытий с улучшенными энергосберегающими свойствами.
Фазово-переходные материалы (ФПМ) позволяют аккумулировать тепловую энергию в виде скрытой теплоты фазовых переходов при плавлении и кристаллизации веществ. Данный способ характеризуется высокой плотностью хранения тепловой энергии в узком интервале температур и позволяет запасать избыток тепловой энергии, когда она доступна и высвобождать, когда она необходима. Одним из классов органических ФПМ являются парафины, представляющие собой предельные углеводороды с температурой плавления и кристаллизации, зависящим от длины углеводородной цепи. В частности, парафины С10–С12 характеризуются температурой плавления в диапазоне от –29°С до –9°С и удельной величиной запасаемой тепловой энергии 200–220 Дж/г, благодаря чему могут быть рассмотрены в качестве терморегулирующих добавок для получения инновационных термоизолирующих материалов, эксплуатируемых в области отрицательных температур. Однако, их недостатком является подверженность утечкам в жидком состоянии. Эффективным способом предотвращения утечек является инкапсуляция парафинов в полимерные контейнеры с полиуретановой оболочкой методом эмульсионной полимеризации, который, тем не менее, не лишен своих недостатков. В частности, данный метод требует формирования прямой эмульсии, в которой в качестве масляной фазы используется тройная система «парафин-растворитель-изоцианат», что требует учета характера взаимодействия данных компонентов. В качестве альтернативы, представляют интерес методы с использованием однокомпонентной масляной фазы (только парафина), например, полимеризация in situ. Кроме того, для сокращения широкого использования ПАВ и перехода к более экологичным способам получения наноматериалов, представляет интерес развитие методов инкапсуляции парафинов в контейнеры с гибридной оболочкой, путем полимерной сшивки эмульсий Пикеринга, стабилизированных наноструктурами природного происхождения – наноцеллюлозой.
В свою очередь, зависимость стабильности газовых гидратов от давления и состава газа позволяет задавать температуру фазовых переходов в широком диапазоне (от -20 до 20°С), поэтому данный класс материалов представляет интерес в качестве аккумуляторов холода. Важным аспектом их практического применения является минимизация эффекта переохлаждения, приводящего к возникновению существенной разницы в температурах запасания и высвобождения тепловой энергии, и предотвращение необратимого испарения воды при циклических фазовых превращениях. Получение стабильных композитов на основе различных типов ФПМ является важной задачей, решение которой приведет к созданию новых энергоэффективных материалов с функцией активной терморегуляции, содержащих композитные ФПМ в виде функциональных добавок.
Одним из аспектов практического применения терморегулирующих добавок на основе ФПМ, в котором может быть заинтересован реальный сектор экономики РФ, является минимизация естественной убыли при хранении жидких углеводородов в следствие суточных перепадов температур. В этой связи эффективное снижение потерь путем нанесения активных терморегулирующих покрытий на резервуары и ёмкости хранения углеводородов непосредственно сопряжено с изучением состава и температурных условий образования паров углеводородов и разработкой эффективной методологии анализа и мониторинга естественной убыли нефтепродуктов при длительном хранении. Другим аспектом практического применения терморегулирующих добавок на основе ФПМ с отрицательными температурами плавления/кристаллизации, представляющим интерес для реального сектора, являются новые термоизолирующие материалы для обустройства жилых и производственных объектов в условиях северных и арктических регионов.
Таким образом, в ходе выполнения проекта планируется разработать и развивать методы и подходы к получению стабильных композитных терморегулирующих материалов с использованием ФПМ, и новых термоизолирующих и энергосберегающих материалов и покрытий на их основе, а именно:
• оптимизировать методы инкапсуляции парафинов путем формирования прямых эмульсий, стабилизированных ПАВ, с однокомпонентной масляной фазой;
• провести изучение фазовых равновесий в тройных системах «парафин-растворитель-изоцианат» с использованием органических растворителей различной полярности и изоцианатов различной структуры;
• оптимизировать методы формирования эмульсий Пикеринга с управляемым характером адсорбции наноцеллюлозы на границе раздела фаз вода/масло и последующей полимерной сшивкой оболочки, в том числе, применительно к инкапсуляции парафинов с отрицательными температурами плавления;
• получить новые термоизолирующие материалы и покрытия, содержащие инкапсулированные парафины, и провести изучение их структурных и энергосберегающих свойств
• оптимизировать методы получения стабильных композитных фазово-переходных материалов на основе газовых гидратов в условиях, имитирующих природные и технологические системы;
• разработать и оптимизировать методологии анализа и мониторинга естественной убыли нефтепродуктов при длительном хранении.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
1
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
51883.143
|
| Дата начала |
2025-01-01
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
075-03-2025-389/1
|
| Дата контракта |
2025-03-25
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
620.22:620.17 620.22:620.18
|
| Количество просмотров |
11
|
| Руководитель работы |
Воронин Денис Викторович
|
| Руководитель организации |
Калашников Павел Кириллович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА"
|
| Заказчик |
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
|
| Федеральная программа |
—
|
| Госпрограмма |
Энергоэффективность и развитие энергетики
|
| Основание НИОКТР |
Государственное задание
|
| Последний статус |
2025-07-15 08:19:26 UTC, 2025-07-15 08:19:26 UTC
|
| ОКПД |
Материалы лакокрасочные для нанесения покрытий прочие
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
композитные материалы; инкапсуляция; гибридные материалы; хранение тепловой энергии; энергосберегающие материалы и покрытия; альтернативная энергетика; термоизолирующие материалы; фазово-переходные материалы
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
31.15.25 - Химическая термодинамика. Термохимия. Равновесия. Физико-химический анализ, фазовые переходы; 81.09.03 - Свойства и структура материалов; 81.88.10 - Экономия и рациональное использование материальных ресурсов
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Химические технологии; Композитные материалы (включая ламинаты, армированные пластмассы, металлокерамику, комбинированные ткани из натуральных и синтетических волокон; наполненные композиты)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;; а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;; е) повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики;
|
| Регистрационные номера |
ikrbs: {'card_list': [{'id': 'XJBGP81I1AYA5BE9P66ZC51V'}]}; nioktr: {'id': 'B8TW31NJBDMX1KFO6ZYHXK2K'}
|
