сегодня: 23.10.2020

[сделать стартовой]

Рубрики
Общество
Экономика
Политика
Спорт
Наука
Культура
Образование
Здравоохранение
Информационные технологии
Силовые структуры
Криминал
Происшествия
Экология
Недвижимость
Нск-риэлт
Байкал
Национальные проекты
Лес - богатство Сибири
Нефть и газ Сибири
Сибирский уголь
Научно-технический прогресс
Сибиряки
Мир вокруг нас
Интервью
Актуально

Сибирский федеральный округ
Наука и жизнь

Луна образовалась в результате ядерного взрыва


Видеокамеры для "супермена"


"Конец света" в прямом смысле слова


Земные океаны и атмосфера появились благодаря метеоритной бомбардировке


Солнце на Земле


Искусственный интеллект совсем рядом



ТОП-20 инженерных чудес света



Четвероногий друг


Новости Байкала

2020-08-25 13:21:00 /РИА "Сибирь" /Новосибирск

Новосибирские ученые-физики доказали высокую эффективность тепловидения





Ученые Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН первыми продемонстрировали высокую эффективность тепловидения нового поколения для изучения каталитических реакций при комнатной температуре и для анализа быстропротекающих сорбционных процессов. Исследователи показали, что современный тепловизионный метод чувствителен к мельчайшим нюансам физико-химических превращений и способен заменить традиционные контактные методы температурной диагностики.

Катализаторы - особые вещества, способные ускорять химические реакции. Катализ широко используют в промышленности, в том числе, в металлургии, применяют для решения экологических проблем и актуальных задач в других сферах. Обычно каталитические реакции контролируют с помощью температурных датчиков, размещенных внутри реактора. Однако у такого способа мониторинга есть недостатки: один из основных - это ограниченность штучным числом термодетекторов, по показаниям которых получают информацию о химическом процессе. Современный тепловизор, по сути, выполняет функцию сотен подобных термодатчиков, распределенных вдоль слоя, где протекает каталитическая реакция.

"Экспериментальным путем мы впервые достоверно показали: чем выше температура каталитической реакции, тем выше активность катализатора. Ранее этот факт преимущественно признавали лишь априори очевидным. Связать эффективность реакции с ее температурой удалось благодаря синхронному применению матричного тепловизора ТКВр-

ИФП/СВИТ, разработанному в Институте физики полупроводников, и газоанализатора. Последний регистрировал изменение концентрации угарного газа (CO) на выходе реактора в опытах по окислению СО на наночастицах золота в присутствии паров воды. Чем выше была температура реакции, тем меньше угарного газа появлялось в газоанализаторе, то есть тем лучше работал катализатор, помогая окислять ядовитый CO до сравнительно безопасного углекислого газа (CO2)", - объясняет руководитель научной группы, ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников СО РАН, профессор Новосибирского госуниверситета, доктор физико-математических наук Борис Вайнер.

Фактически эта работа явилась первой научно-обоснованной заявкой на то, что тепловидение нового поколения способно со временем заменить ряд классических методов контроля в катализе.

Еще один феномен, который интересовал ученых, это адсорбция (захват, осаждение) молекул газа на поверхности твердого тела, также вызывающая тепловой эффект. Химические реакции зачастую начинаются именно с адсорбции, а чувствительность современного тепловизора настолько высока, что он способен разглядеть еле заметные температурные колебания, начиная с первых "соприкосновений" веществ. При этом выигрышной стороной тепловидения является то, что не нужно каждый образец измерять по отдельности.

"Мы провели показательный тепловизионный эксперимент, продемонстрировавший, как в смеси водяного пара, азота, кислорода и угарного газа изменяется температура сразу у нескольких органических и неорганических соединений одновременно. В том числе, у привычных "бытовых" рассыпчатых материалов: поваренной соли, горчичного порошка, манной крупы, сахарной пудры, порошка стрептоцида, гидроксида магния, золотого катализатора, нанесенного на поверхность оксида алюминия и самого оксида алюминия. Одна часть этих веществ оказалась совершенно индифферентна к данной газовой среде. Однако другая проявила к ней высочайшую чувствительность. Последнее связано, как с увеличенной сорбционной способностью поверхности к парам воды, так и, в случае наночастиц золота, с каталитической реакцией окисления CO. Данный эксперимент, также описанный в обзоре, наглядно продемонстрировал высокие перспективы применения тепловидения в режиме синхронной диагностики больших библиотек образцов. Результаты опубликованных в мировой литературе исследований показывают, что, используя такой интегрированный подход, можно с помощью тепловизионной камеры контролировать температурные процессы на сотнях и даже тысячах проб одновременно. Соответственно, появляется возможность заметно снизить стоимость характеризации материалов и процессов в химии, быстрее определять новые эффективные катализаторы, решать другие комплексные научно-технические проблемы", - комментирует Борис Вайнер.

По словам исследователя, фантастическая чувствительность современного матричного тепловизионного метода (сотые доли градуса) и его высокое быстродействие позволяют "увидеть" распространение сложного и динамически изменяющегося профиля тепловых волн в слоях катализатора в режиме реального времени с разрешением в сотую долю секунды и даже выше. Оригинальные примеры вышеупомянутой эволюции тепловых волн также впервые представлены в обзоре. Результаты таких исследований важны для лучшего понимания того, как молекулы газа взаимодействуют с поверхностью реагентов при адсорбции и катализе. Других прямых способов извлечь подобную информацию сегодня не существует.

"Конечно, особенности температурных изменений в реакторе можно пытаться моделировать теоретически. Однако показать, как реально протекают физико-химические процессы, удается исключительно в эксперименте. Когда, создавая обзор, я анализировал опубликованный в литературе материал, то убедился, что наша научная группа дает фору специалистам, применяющим как тепловизионные технологии, так и альтернативные методы исследования в химии. Результатов, подобных нашим, в мире пока еще никто не получал", - отмечает Борис Вайнер.

Исследования выполнялись при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, отметили в пресс-службе Иеститута физики полупроводников СО РАН.



Cмотрите также:  Наука  Новосибирская область
Архив
пн вт ср чт пт сб вск
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
Поиск по сайту
Что? Где? Когда?
*******

С 27 по 30 октября 2020 года в наукограде Кольцово пройдет форум "OpenBio-2020"

******

29-30 октября 2020 года в Кемерово пройдет Сибирский форум "Цифра в культуре и искусстве"

******

Со 2 по 7 ноября 2020 года в Приангарье пройдет фестиваль искусства "Территория. Иркутск"

******

С 9 по 14 ноября 2020 года в Новосибирске пройдет Неделя "Стрелки"

*****
Сохраним Байкал!

Экологический кризис на Байкале: новый эпизод с сине-зелеными водорослями
Все о клещах

Новосибирские ученые: как уберечься от заболеваний, переносимых клещами

Планета Земля

2036 год: Апофеоз или Апокалипсис?


Катастрофы: возможность или неизбежность
Реклама

Универсальная вебкамера за 1190 рублей, функция автоматической записи
*******
О проекте Контакты Партнеры  
Rambler's Top100
Copyright © 2004-2020 РИА "Сибирь"
E-mail: rian@cn.ru
Телефон: 8(383) 214-20-12