Фторопласт чистой воды

Поддержку школьникам оказал Уральский федеральный университет (УрФУ). При содействии министерства общего и профессионального образования Свердловской области и образовательного фонда «Талант и успех» вуз организовал проектные смены для одаренных учеников старших классов, которые ориентированы на техническое творчество и исследовательскую деятельность.

Проектные этапы делились на заочный и очный. Вначале ребята в удаленном режиме решали задания и отправляли их организаторам. Затем лично работали по конкретным проектам, выбрав приоритетные для себя направления. Один из самых интересных кейсов был связан с поиском способа очистки воды от разливов нефти. В современном мире эта проблема актуальна, взять хотя бы инцидент 2010 года, когда в воды Мексиканского залива попало более 550 тыс. т углеводородов.

В качестве исходного «сырья» для экспериментов был выбран политетра­фторэтилен, также известный как тефлон. У него довольно высокая температура плавления (около 300 °C), и он обладает высокой химической стойкостью: не разрушается под влиянием щелочей и кислот. Впрочем, в рекламе этот материал не нуждается. О нем знают и домохозяйки, пользующиеся сковородками с антипригарным покрытием, и спортсмены (тефлон входит в состав мембранных тканей, из которых делают продвинутую экипировку для экстремалов).

«Поверхность пластины фторопласта обрабатывается инфракрасным СО2-лазером, после чего она становится супергид­рофобной и отталкивает воду, – рассказал о проекте куратор команды, младший научный сотрудник кафед­ры конденсированного состояния и наноразмерных систем УрФУ Андрей Макаев. – Более того, поверхность пластины обладает олеофильными свойствами – масла и нефтепродукты по ней растекаются. Соответственно, используя эти свойства поверхности, можно разделять воду и нефтепродукты из смеси жидкости».

В ходе эксперимента участники группы наполняли пробирку смесью из нефти и воды, закрывали ее мембраной из гидрофобного материала. Вода отталкивается от мембраны, а нефть спокойно просачивается из пробирки. Во время опытов ребята опробовали еще один метод создания наноструктур и наночастиц – через нагрев металлов в деионизованной воде. По словам Андрея Макаева, процесс этот дешевый и экологически чистый. Такая технология подразумевает отсутствие вредных отходов и при получении, и в процессе использования. Летом на озере Таватуй, на восточном склоне Уральских гор, команда проекта продолжит работу и планирует создать прототип устройства для устранения нефтяных разливов.

Исследованиями занимаются пятеро школьников из школ Екатеринбурга и Алапаевска. «Тема полимеров меня заинтересовала, поскольку она очень актуальна сегодня. Кроме того, я интересуюсь физикой и химией, а эта тема связана с обоими моими любимыми предметами», – говорит Ярослав Старцев, учащийся 10-го класса школы №1 Алапаевска. Это была его первая проектная смена, раньше он ни в чем подобном не участвовал. Зато теперь молодой исследователь подумывает связать свою жизнь с химией. Он считает, что в будущем такие профессии станут очень востребованными.

Также считает и его коллега по команде – ученица 9-го класса специализированного учебно-научного центра УрФУ Анастасия Липатова. «Проект, над которым мы работали, затрагивает области, которые мне интересны. При его выборе я решила, что участие в нем принесет мне новый опыт, полезные знания и навыки, которые понадобятся мне в дальнейшем. Может быть, будущая профессия и не будет затрагивать химию целиком, но я предполагаю, что эта наука так или иначе будет присутствовать в моей профессиональной деятельности», – говорит она.

Андрей Пугачев