Ученые разработали инновационные полые наноструктуры из диоксида кремния, которые позволили достичь рекордной концентрации молекулярного водорода. Соотношение массы газа к массе кварцевого стекла составило 0,94 — это наивысший показатель среди всех известных керамических материалов. Даже при экстремальных параметрах заполнения сферы сохранили идеальную форму, открывая перспективы для создания безопасных систем хранения «топлива будущего». Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда.
Энергия чистой планеты
Водород становится ключевым элементом глобального перехода к углеродной нейтральности. Его сжигание не производит парниковых газов, что делает технологию экологически безупречной. Главным вызовом остается разработка эффективных методов аккумулирования — существующие решения пока не обеспечивают нужной компактности и стабильности.
Уникальная технология опалоподобных структур
Специалисты Института физики твердого тела РАН предложили оригинальный метод создания сферических наноконтейнеров. Используя шаблоны из органического стекла, ученые сформировали кварцевые оболочки толщиной 25 нм, которые после высокотемпературной обработки приобрели уникальную газопроницаемость. Полученные частицы диаметром 289 нм демонстрируют вирусоподобную структуру, идеально подходящую для молекулярного захвата.
Рекордные показатели эффективности
В ходе экспериментов при давлении 75 тыс. атмосфер и температуре 140°С наносферы заполнились водородом на 48,5%. Важным открытием стало оптимальное распределение газа: 29,8% остаются в ядре с плотностью в 52 раза выше нормальной, а остальное интегрируется в кристаллическую решетку оболочки. Сканирующая микроскопия подтвердила стабильность формы даже при сверхвысоких нагрузках.
Перспективы долгосрочного хранения
Тесты в жидком азоте (-196°С) показали стабильность системы: после первоначального уменьшения на 14% за 72 часа утечка полностью прекратилась. Это создает основу для безопасной транспортировки и длительной консервации энергоносителя. Кроме того, технология адаптирована для работы с изотопами водорода, что особенно ценно для развития термоядерных решений.
Комментарий разработчика
«Наша разработка решает сразу несколько задач новой энергетики, — отмечает руководитель проекта Вадим Ефимченко. — Кварцевое стекло как базовый материал сочетает доступность и экологичность, а емкость наносфер открывает путь к промышленному масштабированию. Особенно перспективно использование структур в термоядерных реакторах — они могут стать идеальными контейнерами для изотопного топлива».
Источник: indicator.ru
