НИТУ «МИСиС» ставит планетарные центрифуги на службу био- и нанотехнологий

Создать инновационный материал с улучшенными свойствами, почти со 100% точностью определить, сколько и каких редких металлов содержится в отходах и вторичном сырье, понять экологическую ситуацию на металлургическом заводе и улучшить её – всё это теперь возможно благодаря новой аналитической лаборатории НИТУ «МИСиС» по разделению и концентрированию микроэлементов, микро- и наночастиц. Руководит лабораторией приглашенный профессор Пётр Федотов (Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН).

По словам руководителя лаборатории «Разделение и концентрирование в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды» Петра Федотова, химический анализ нужен не только в науке, но и в промышленности, и в повседневной жизни: “Несут ли в себе угрозу для здоровья нано- и микрочастицы в пыли на металлургическом заводе? Какие отходы, и какое вторичное сырье нужно перерабатывать, чтобы получить наибольшую концентрацию редких металлов? Какие частицы и в каком объёме необходимы, чтобы создать суперсплав для самолётов нового поколения? На все эти вопросы можно ответить, разделяя и анализируя растворимые компоненты и твёрдые частицы с использованием передовых физико-химических методов”.

Для решения этих задач в лаборатории НИТУ «МИСиС» используют прогрессивный подход к разделению частиц в поперечном силовом поле с использованием планетарной центрифуги, оригинальная конструкция которой была спроектирована совместно с инженерами Института аналитического приборостроения РАН.

Особенности сконструированного прибора заключаются в следующем: внутри разделительной колонки – обычной тефлоновой трубки, намотанной, как нитка, на катушку – находится жидкость и частицы различного размера и плотности. Эту катушку в центрифуге с точно определенной, заранее заданной скоростью раскручивают, причем одновременно вокруг собственной оси и вокруг оси центрифуги, подобно тому, как планеты вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг Солнца. Отсюда и название – планетарная центрифуга.

Жидкость-носитель прокачивают через трубку с различными скоростями. Под действием сложного силового поля частицы внутри трубки движутся в потоке жидкости, скользят по стенкам, причем поведение частиц зависит от их плотности, формы и размера. На выходе, по заранее заданной и оптимизированной программе, можно получить узкоразмерные фракции.

Разделив частицы, можно, в частности, узнать, сколько и каких тяжелых металлов связано в почве с песком, сколько – с илом и пылью. Насколько загрязнены токсичными элементами наночастицы уличной пыли, которые при малейшем ветре поднимаются в воздух и проникают в наши лёгкие. Можно оценить, какого именно размера частицы нужны для получения инновационных материалов с улучшенными свойствами и т.д.

Лаборатория «Разделения и концентрирования в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды» сотрудничает с такими российскими и зарубежными университетами и научными институтами, как МГУ им. М.В. Ломоносова, университет г. По (Франция), Брунельский университет (Великобритания).

Информация об учёном

Пётр Федотов – доктор химических наук, профессор. Заведующий лабораторией «Разделение и концентрирование в химической диагностике функциональных материалов и объектов окружающей среды» НИТУ «МИСиС», ведущий научный сотрудник Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, ученый секретарь Национального комитета российских химиков, ответственный секретарь редакции «Журнала аналитической химии».

Пётр Федотов – известный ученый в области методов концентрирования, разделения и выделения неорганических и органических веществ. Его научные исследования направлены на создание физико-химических основ процессов динамического разделения растворимых компонентов и твёрдых частиц в системах «жидкость–жидкость» и «жидкость–твёрдое вещество».

Пётр Федотов впервые предложил метод динамического фракционирования различных по физико-химической подвижности экологически опасных форм тяжёлых металлов, мышьяка и селена в почвах и донных отложениях, основанный на использовании вращающихся спиральных колонок оригинальной конструкции. Его работы в данном направлении отмечены Американским агентством по защите окружающей среды как важное достижение в области анализа почв и донных отложений.

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» – это один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. В 2015 году университет вошел в рейтинг лучших университетов мира THE World University Rankings и укрепил свои позиции в образовательном рейтинге QS World University Rankings. В 2015 НИТУ «МИСиС» показал лучшую  динамику среди российских вузов в топ-100 QS стран BRICS.

Стратегическая цель МИСиС к 2020 году стать глобальным лидером по направлениям специализации:  материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно укрепить свои позиции в сфере биоматериалов, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 4 филиала – три в России и один за рубежом. В НИТУ «МИСиС» обучаются более 15000 студентов. В лабораториях и научно-технических центрах университета работают ученые мирового уровня. Университет успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.