В промышленных трубах часто образуются минеральные отложения. Они похожи на накипь внутри чайника — только в гораздо большем масштабе. Такие отложения становятся серьезной проблемой для отрасли, они замедляют поток в трубах, напрягают оборудование и увеличивают затраты на прокачку.
Обычно для борьбы с отложениями используют химические добавки и механические методы. Но химикаты дают временный эффект и могут загрязнять окружающую среду. Механическая очистка требует остановки оборудования и связанных с этим расходов. Инженеры университета Райса (США) предложили решение, основанное на использовании синтетических алмазов. Всем известно, что алмазы отличаются высокой твердостью, химической стабильностью и термостойкостью. Эти свойства и привлекли ученых.
Исследователи вырастили алмазные пленки с помощью микроволнового плазмохимического осаждения (метода, при котором для создания твердого покрытия используется газ). Метан и водород подавались в камеру, где микроволновое излучение приводило атомы в состояние горячей плазмы. Процесс расщепил молекулы газа, высвободив атомы углерода, которые осели на кремниевой пластине и соединились в плотно упакованную алмазную структуру.
Затем ученые выращивали алмазные пленки и контролировали образование накипи на их поверхности. В процессе эксперимента сравнивались алмазные пленки с кислородной, водородной, фторной и азотной обработкой. Алмаз с азотным покрытием показал наилучшие результаты. Он практически не образовал минеральных отложений по сравнению с другими типами обработки. Азот способствовал формированию плотного слоя молекул воды на поверхности алмаза. Такой слой работает как барьер, через который минеральным ионам сложно пройти. Это уменьшило образование накипи.
Результаты свидетельствуют о том, что выращенные в вакууме экономичные поликристаллические алмазные пленки являются мощным и долговечным материалом для защиты от минеральных отложений. По мнению ученых, процесс хорошо масштабируется, поэтому такая технология может найти широкое применение в опреснении воды, энергетике и других отраслях, где образование минеральных отложений является проблемой.
Ранее Наука Mail рассказала о том, что российскими учеными создана технология, продлевающая срок службы солнечных батарей.
