Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия

Н. А. Хазанов, аспирант 2-го года обучения, эл. почта: khazanovk@mail.ru
Н. А. Аснис, ведущий инженер кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, канд. техн. наук
Т. А. Ваграмян, заведующий кафедрой инновационных материалов и защиты от коррозии, профессор, докт. техн. наук
И. М. Рожков, магистр 2-го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии

Исследована возможность получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ) из никеля методом гальванопластики путем копирования полимерной матрицы из пенополиуретана. Показано, что получению более равномерных по толщине структур способствует прерывистый режим осаждения в присутствии выравнивающих добавок. Было установлено, что для получения пористых материалов на основе никеля после отжига полимерного каркаса необходима средняя толщина никелевого покрытия не менее 30–40 мкм. Оценку равномерности проводили методом сравнения толщины покрытия в глубине и на поверхности металлического ВПЯМ. Сравнивая две эти величины, можно сделать вывод о степени равномерности, выраженной в долях процента. При изучении процессов электроосаждения никеля на ВПЯМ показано, что поддержание постоянной плотности тока, учитывая разветвленное строение поверхности на ВПЯМ по ширине, глубине и высоте, довольно сложно; кроме того, в глубине ВПЯМ возникают концентрационные затруднения по доставке ионов никеля. Поэтому электролиз проводится при постоянном напряжении на ванне, что позволяет получать более равномерные покрытия по всему объему ВПЯМ. Использование импульсного (прерывистого) режима электроосаждения показало значительное улучшение результата: при задержке 0,2 с и продолжительности импульса 1 с наблюдается заметное улучшение распределения металла при напряжении на ванне 4,7 В. При этом длительность электролиза для получения установленной толщины покрытий (в среднем 60 мкм) увеличи вается практически незначительно. Предложен следующий состав электролита никелирования, г/л: 175 — сульфата никеля; 20 — хлорида никеля; 30 — янтарной кислоты; 2 — сахарина; 0,1 — азокрасителя. Приведены параметры электролиза для получения ВПЯМ на никелевой основе.

1. Белов С. В., Витязь П. А., Шелег В. К. и др. Пористые проницаемые материалы: справ. изд. — М. : Металлургия, 1987. — 335 с.
2. Anurag Kulshreshtha, Dhakad S. K. Preparation of metal foam by different methods: A review // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 26, Part 2. P. 1784–1790.
3. Соловьева О. В., Соловьев С. А., Зарипова Р. С. и др. Оценка эффективной пористости ячеистого материала для задач математического моделирования взаимодействия газа с пористым материалом // Научно-технический вестник Поволжья. 2021. № 5. С. 107–110.
4. Iasiello M., Mameli M., Filippeschi S., Bianco N. et al. Metal foam/PCM melting evolution analysis: Orientation and morphology effects // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 187. P. 1–18.
5. Zilong Wang, Hua Zhang, Binlin Dou, Guanhua Zhang et al. Effect of copper metal foam proportion on heat transfer enhancement in the melting process of phase change materials // Applied Thermal Engineering. 2022. Vol. 201, Part B. P. 1–14.
6. Fajun Li. Efficient electrochemical reduction of CO₂ to formate using Sn-Polyaniline film on Ni foam // Electrochimica Acta. 2020. Vol. 332. P. 1–8.
7. Соловьева О. В., Яфизов Р. Р., Соловьев С. А. Определение эффективной длины пористой структуры при конвективном теплообмене // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12, № 3. С. 113–122.
8. Обухов Е. О., Гаспарян М. Д., Грунский В. Н. и др. Технология керамических высокопористых блочно-ячеистых нанесенных катализаторов с оксидным активным слоем // Промышленные процессы и технологии. 2023. Т. 3, № 1. С. 56–68.
9. Красный Б. Л., Тарасовский В. П., Красный А. Б. Исследование влияния химического состава алюмосиликатной связки на физико-технические свойства пористой проницаемой керамики // Новые огнеупоры. 2011. № 11. C. 41–44.
10. Mahdi J. M., Nsofor E. C. Melting enhancement in triplex-tube latent heat energy storage system using nanoparticles-metal foam combination // Applied Energy. 2017. Vol. 191. P. 22–34.
11. Pereira da Cunha J., Eames Ph. Thermal energy storage for low and medium temperature applications using phase change materials – A review // Applied Energy. 2016. Vol. 177. P. 227–238.
12. Пат. 2555265 РФ. Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля / Анциферов В. Н. ; заявл. 08.10.2013; опубл. 10.07.2015.
13. Пат. 2765970 РФ. Способ получения высокопористых металлических материалов на основе полых наноструктурированных микросфер металлов / Трусов Г. В., Росляков С. И., Московских Д. О. и др. ; заявл. 14.10.2020; опубл. 07.02.2022.
14. Хазанов Н. А., Писарев Д. А., Солонин М. Д. и др. Изготовление никелевого высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ) с использованием пенополиуретановой матрицы // Успехи в химии и химической технологии. 2021. Т. 35, № 5. С. 60, 61.
15. Pat. US 2012/0175534A1. Metal foams / Jung A., Natter H., Hempelmann R., Lach E. ; Publ. 12.07.2012.