Monthly Archives: Август 2011

0 5837
Нанотрубки из двуокиси титана

Сегодня нанотрубки из TiO2 применяются все чаще и чаще, охватывая новые сферы. Они используются в устройствах для очистки воздуха, для создания солнечных батарей и самоочищающихся поверхностей, используются в биомедицине и в различных датчиках.

Однако новая работа группы исследователей из Великобритании, Австралии и Республики Молдовы в очередной раз доказала, что сферы применения нанотрубок из диоксида титана можно расширить еще больше.

Свое доказательство исследователи представили в виде опубликованной научно-исследовательской работы, в которой утверждают, что смогли найти новый способ корректировки показателя нанотубулярных структур, используя сфокусированный лазерный луч. Конечно, для неподготовленного человека звучит довольно запутанно, поэтому давайте разбираться.

нанотрубки из двуокиси титана

По сути, ученые предложили методику, которая подразумевает использовать сфокусированный лазерный луч для нанесения различных изображений на поверхнсти тонких пленок и мембран нанотрубок, которые формируются из диоксида титана. Тепло от луча выступает в данном случае «контроллером» локальной кристаллической структуры пленок, что в свою очередь позволит определить показатель преломления материала.

Структура нанотрубки

Первая группа ученых из Technical University (Молдова) и Академии наук Молдовы предложили создавать нанотубулярные мембраны из титана, испольхуя анодирование листов титана при температуре ниже нуля градусов по Цельсию и используя расствор электролита, который, в свою очередь, содержит этиленгликоль и плавиковую кислоту. Подобная техника обеспечит создание более упорядоченного массива нанотрубок из диоксида титана, располагающиеся в виде гексагональной решетки 2D.

Продолжая свои исследования, ученые смогли обнаружить, что у них появилась возможность создать две различные фазы нанотрубок, различающиеся по кристаллической модификации двуокиси титана с помощью лазера. После такой обработки, создается либо комбинация из двух фаз, либо отдельная фаза анатаза, в зависимости от того, какие были выбраны параметры излучения. И что более всего удивительно, созданная фаза анатаза не будет демонстрировать нестабильность, напротив, изменить ее после формирования будет крайне сложно.

фаза анатаза нанотрубки

В свою очередь, команды University of New South Wales (Австралия) и University of Bristol (Великобритания) смогли показать, что используя лазерный луч, мощность которого будет выше определенного порога, можно создать структуру из нанотрубок с ядром из рутила и оболочкой из анатаза.

Таким образом, исследования созданных структур показали, что
разные фазы диоксида титана имеют различные показатели преломления, что открывает множество вероятных применений для разработки. К примеру, техника может использоваться для создания новых оптических волноводов, кольцевых резонаторов и других фотонных структур.

Мировой рынок двуокиси титана

Гигантские темпы роста — так можно охарактеризовать производство диоксида титана в КНР. Чтобы в этом убедиться, достаточно проанализировать показатели экспорта за 2009 и 2010 года: 153 тыс. т и 329 тыс. т соответственно, т.е. объемы экспорта TiO? увеличились более чем в 2 раза. Общий вклад китайских предприятий в мировое производство диоксида титана в 2010 г. составил около 20% — по данному показателю Китай в минувшем году уступил лишь США.

Производительность всех предприятий, производящих диоксид титана, составляет 6,1 млн. тонн в год, доля КНР составляет 1,7 млн. тонн в год. Уже в ближайшие пять лет Китай может довести мощности заводов до 2 млн. в год, в том числе и за счет инвестиций компании DuPont Titanium Technologies, являющейся крупнейшим производителем TiO?. В настоящее время правительство КНР колеблется с принятием решения относительно строительства нового производства. Тем не менее, учитывая высокую прибыльность данной отрасли, можно смело утверждать, что инвестиционное предложение будет одобрено.

Примечательно, что именно DuPont 1 июня 2011 года заявил о резком повышении цен на диоксид титана, поставляемый на Ближний Восток, в Африку и Европу. Фактором, тормозящим рост производства в Китае, является т.н. «Зеленая декларация» («The Green Environmental Protection Declaration»). Данный документ строго регламентирует объемы выбросов и энергопотребления, тем самым ограничивая ввод новых мощностей и полноценную работу уже существующих предприятий.

КНР практически не испытывает проблем с сырьем: 10 часть титансодержащих материалов производится в Китае. Кроме того, страна импортирует ильменитовый концентрат из соседнего Вьетнама, располагающего сырьевыми излишками. Учитывая, что в Австралии продолжают осваивать крупное месторождение ильменита (Donald), наличие сырья китайским заводам гарантировано.

Мировой рынок двуокиси титана

Согласно планам компании Astron Ltd., ведущей разработку австралийских рудников, первичное обогащение рудного песка будет производиться прямо в Австралии, после чего его доставят на северо-восток Китая для дальнейшей обработки. Уже сейчас в китайской провинции Ляонин строится фабрика для концентрирования и сепарации ильменитового сырья, ее планируют запустить уже в этом году. По предварительным оценкам, добыча рудного песка в объемах более 7 млн. т в год возможна на протяжении 33 лет.

Таким образом, уже в ближайшие пять лет Китай выйдет в лидеры по производству диоксида титана и прочно укрепится на этой позиции. Вряд ли рост китайского производства повлечет падение цен на TiO?, но не исключено, что увеличение объемов выпуска незначительно затормозит повышение мировых цен на диоксид титана в юго-восточной Азии.