Старшеклассники московской школы №2065 разработали регенеративный патрон для пожарных, который может стать альтернативой кислородному баллону. Патрон взрывобезопасен и работает на основе пероксокомплексов Ti(IV) на поверхности наночастиц оксида титана в полиакрилатной матрице с нанооксидом марганца в качестве катализатора.
Нынешние кислородные баллоны имеют ряд недостатков, в том числе большой вес и небольшой объем кислорода, которого хватает всего на десять минут.
Для обычных потребителей уже налажен выпуск регенеративных патронов, в которых кислород выделяется из пероксидов щелочных металлов. Такие металлы не образуют комплексных соединений, поэтому неустойчивы. Кроме того, в таком устройстве нельзя законсервировать много кислорода, так как это взрывоопасно.
Ученики медицинского и инженерного классов под руководством учителя химии и члена добровольной пожарной команды, кандидата химических наук Любови Оболенской синтезировали новый состав, который уменьшает вес патрона и продлевает время использования кислорода.
«Когда проект протестируют и одобрят, его смогут взять на вооружение пожарные части, а нам останется только гордиться школьниками, которые в таком юном возрасте создают полезные и социально значимые проекты»,— отмечает спасатель и руководитель Тверского областного регионального отделения Всероссийского студенческого корпуса спасателей Андрей Кудашов.
По словам Оболенской, такому патрону не навредит вода, а также он не выделяет тепло. Пероксокомплексы титана (IV), которые и являются источником кислорода, разместили в матрице из наноразмерного диоксида титана, который устойчив к воде.
Чтобы ускорить поступление кислорода, школьники добавили в запускаемую по щелчку капсулу специальный катализатор, диоксид марганца, а также щелочь. Данные вещества ускоряют реакцию, и кислород вырабатывается намного быстрее. А в качестве реагента использовались более устойчивые и невзрывоопасные пероксокомплексы титана. Это примерно в 20 раз уменьшает вес баллона. Таким образом, он будет весить не 12 кг, а 500 г. Плюс, новые комплексные соединения не боятся высоких температур и солнечного света, а ярко-желтый цвет выступает индикатором годности устройства.
Модель корпуса патрона напечатали на 3D-принтере. Спектрофотометр использовали, чтобы изучить свойства пероксидов, а сканирующий зондовый микроскоп — чтобы выяснить микроморфологию нанообъектов. С помощью датчиков кислорода и рH школьники охарактеризовали состав, а датчиком объема газа определили, что объем кислорода равен 340 мл. Именно этот показатель и повлиял на уменьшение веса прибора до 500 г.
Научный сотрудник Института фундаментальных проблем биологии РАН, кандидат биологических наук Азат Абдуллатыпов отметил также, что для создания модели использовали не АБС-пластик, а полилактид — биоразлагаемый пластик из молочной кислоты. Это делает корпусы патронов биоразлагаемыми.
