Исследователи из Китая создали магнитную пену, которая может абсорбировать массу нефти, в 100 раз превышающую массу самого материала. Простой и относительно дешевый в изготовлении материал может использоваться при ликвидации разливов нефтепродуктов, а также в для многих экспериментов.

Пены, полученные Нинем Ченом (Ning Chen) и Хиньминем Паном (Qinmin Pan) из Технологического Института Харбина сделаны из полиуретана. Каждый кусочек пенистого материала состоит из тысяч связанных между собой трубочек, на наноразмерном уровне напоминающих флейту Пана, нефть может поглощаться этими трубочками и храниться в них.

Несмотря на то, что для разделения систем вода/масло испытывалось бесчисленное количество материалов, лишь немногие могут похвастаться такой простотой и дешевизной в изготовлении. Это обстоятельство в сочетании с возможностью направления нового материала к местам разлива с помощью магнитного поля делает их весьма перспективными материалами как для химической технологии, так и для исследований.

Рисунок из ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn4020533

Существующие в настоящее время способы борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов характеризуются определенными недостатками. Наиболее распространенным методом является Наиболее часто применяющийся при ликвидации масштабных утечек нефти – механическое отделение нефти от воды или грунта, однако этот подход характеризуется рядом ограничений связанных с недостаточно хорошим разделением воды и нефти. Второй способ основан на использовании химических дисперсантов, способствующих естественному рассеиванию нефти, однако этот подход чреват вредом для водных и наземных экологических систем.

Многие годы исследователи пытаются найти материал, способный для ликвидации крупномасштабных утечек нефти, и Пан с неподдельным оптимизмом смотрит в будущее разработанного в его группе материала. Он подчеркивает, что новые супергидрофобные магнитные пены демонстрируют высокую абсорбционную емкость по отношению к нефти, что делает их многообещающим материалами для очистки больших разливов нефти и нефтепродуктов.

Ранее разработанные ультралегкие пенистые материалы и гели обладали случайной структурой, новый материал отличается от них иерархическим набором связанных между собой трубок. Более – изменения условий реакции позволяют изменить размер трубок, варьируя таким образом свойства материала. Для придания губкам магнитных свойств их замачивали в растворах нитратов железа, никеля и меди – ионы металлов оставались связанными со структурой губки благодаря содержавшимся в ее строении карбокисльным группам. Полиуретановым капиллярам также обеспечивали супергидрофобное покрытие – для этого их обрабатывали метилтрихлорсиланом.

Пан с коллегами протестировала абсорбционную способность магнитных пен на целом ряде неполярных жидкостей, включая арахисовое масло, гексан и, что наиболее важно – сырую нефть. Пены поглощали более 90% объема сырой нефти, адсорбируя массу неполярной жидкости, в 100 раз превышающую свою собственную массу. Плотность нового материала тоже исключительна и составляет всего 5 мг/см³.

Другие способы применения нового губчатого материала может быть и не столь впечатляют, однако тоже важны. Так, полиуретановые пены могут повысить эффективность целого ряда химических процессов, где необходимо тонкое разделение системы вода/масло, например, биосистемы. Высокая удельная поверхность нового материала также может оказаться полезной и для использования его в катализе.