Исследовательская группа, возглавляемая Джефри Пьюном (Jeffrey Pyun) из Аризонского университета, создала простую технологию изготовления пластика из серы — дешевого и распространенного сырья.

Слева вверху — образец пластика в чашке Петри, желтый порошок справа внизу — сера, используемая для его изготовления. Полученный пластик исследователи использовали для изготовления литиево- серной батареи, которая легче и дешевле батарей, используемых сейчас в электро- и гибридных автомобилях. Автор фотографии: Jared Griebel/ Pyun lab, University of Arizona
Серная пирамида. Канада. Источник : panoramio

Полученный полимер может быть использован в производстве батарей для электромобилей и, возможно, найдет применение в оптике. Изготовленные с использованием нового пластика аккумуляторные батареи нового поколения — литий-серные (Li-S) — будут эффективнее, легче и дешевле батарей, используемых в настоящее время в электромобилях, гибридных автомобилях и в военных целях.

На каждые 100 литров произведенного из ископаемого топлива бензина приходится около 300 г отходов серы. Количество серы, остающейся в результате переработки нефти и природного газа, существенно превосходит потребности промышленности. Некоторые нефтеперегонные заводы накопили целые горы серных отходов.

Перед исследователями стояла задача получить из жидкой серы пластик, который можно будет затем производить в промышленных масштабах. Проблема заключалась в том, что сера сама по себе не склонна образовывать длинные стабильные цепочки молекул-полимеров, необходимые для формирования плавкого пластика, а большинство веществ, с помощью которых можно попытаться придать сере нужные свойства, в ней попросту не растворяется.

Пьюн с коллегами составили перечень из более 20 веществ, потенциально способных полимеризовывать серу, и начали длинную серию экспериментов с каждым из них. Но им повезло — первое же вещество, с которого начались испытания, показало лучшие результаты.

Ученые назвали новый технологический процесс «обратной вулканизацией», так как в отличие от обычной вулканизации, когда при производстве резины в нее добавляется немного серы, здесь используется большое количество серы с небольшим количеством добавок.

Получившийся дешевый пластик по своим электромеханическим свойствам существенно превосходит чистую серу. Исследователи продемонстрировали образцы литий-серных батарей, имеющих удельную емкость 823 мAч/г при 100 циклах и показывающих повышенную способность сохранять свою емкость.

Следующий шаг — исследование свойств нового пластика в сравнении с другими полимерами и определение возможности его использования в других отраслях, например, в оптике.

Источник: PhysOrg