Главная > Лаборатории > Лаборатория энергоёмких наноматериалов
Лаборатория энергоёмких наноматериалов
История
Лаборатория «Энергоёмких наноматериалов» была основана в 2014 году на базе Института проблем горения Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. Изначально созданная для исследований в области нанотехнологий, лаборатория сосредоточила свою деятельность на разработке наноструктурированных материалов и технологий их получения. За годы работы лаборатория стала одним из ведущих научных центров региона, активно внедряя передовые методы синтеза, включая 3D-печать, и расширяя сотрудничество с международными партнёрами.
Описание лаборатории
Сфера исследований:
Основная деятельность лаборатории направлена на разработку инновационных углеродных наноматериалов, изучение процессов активации биомасс, синтез функциональных композитов для систем энергохранения, а также применение 3D-печати для создания новых материалов.
Основные задачи:
- Разработка высокоэффективных углеродных материалов для суперконденсаторов и литий-ионных батарей.
- Исследование нанокомпозитов с повышенной механической стабильностью и проводимостью.
- Внедрение "зелёных" технологий переработки биомасс и создания энергоэффективных систем.
Результаты:
- Созданы наноматериалы с уникальными характеристиками для энергохранения.
- Проведены успешные исследования по активации углеродов методом СО₂-активации.
- Опубликовано более 50 статей в рейтинговых журналах и получено несколько патентов.
Научные достижения и публикации
1. Doszhanov, Yerlan, Meiram Atamanov, Jakpar Jandosov, Karina Saurykova, Zhandos Bassygarayev, Adilkhan Orazbayev, Seitzhan Turganbay, and Aitugan Sabitov. Preparation of Granular Organic Iodine and Selenium Complex Fertilizer Based on Biochar for Biofortification of Parsley. Scientifica 2024, no. 1 (2024): 6601899. https://doi.org/10.1155/2024/6601899
2. Sabitov, A., Atamanov, M., Doszhanov, O., Saurykova, K., Tazhu, K., Kerimkulova, A., ... & Doszhanov, Y. (2024). Surface Characteristics of Activated Carbon Sorbents Obtained from Biomass for Cleaning Oil-Contaminated Soils. Molecules, 29(16), 3786. https://doi.org/10.3390/molecules29163786
3. Taurbekov, A., Kaidar, B., Baltabay, A., Imash, A., Ko, W. B., Ko, J. W., Atamanov M., Smagulova, G. (2024). Valorization of Grass Clipping Waste: A Sustainable Approach to Cellulose Extraction and Paper Manufacturing. Applied Sciences, 14(15), 6680. https://doi.org/10.3390/app14156680
4. Korkembay, Z., Toshtay, K., Atamanov, M., Malchik, F., Amrousse, R., Merkibayev, Y., ... & Mansurov, Z. (2024). Determination of the Catalytic Activity of the MXene in the Combustion of Ammonium Perchlorate. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 97, 1651. https://doi.org/10.1007/s10891-024-03043-5
5. Taurbekov, A., Fierro, V., Kuspanov, Z., Abdisattar, A., Atamanova, T., Kaidar, B., Mansurov, Z., Atamanov, M. (2024). Nanocellulose and Carbon Nanotube Composites: A Universal Solution for Environmental and Energy Challenges. Journal of Environmental Chemical Engineering, vol.12, no. 5, 113262. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.113262
6. Lesbayev, B., Rakhymzhan, N., Ustayeva, G., Maral, Y., Atamanov, M., Auyelkhankyzy, M., & Zhamash, A. (2024). Preparation of Nanoporous Carbon from Rice Husk with Improved Textural Characteristics for Hydrogen Sorption. Journal of Composites Science, 8(2), 74. https://doi.org/10.3390/jcs8020074
7. Taurbekov, A., Abdisattar, A., Atamanov, M., Yeleuov, M., Daulbayev, C., Askaruly, K., ... & Atamanova, T. (2023). Biomass Derived High Porous Carbon via CO₂ Activation for Supercapacitor Electrodes. Journal of Composites Science, 7(10), 444.
8. Taurbekov, A., Abdisattar, A., Atamanov, M., Kaidar, B., Yeleuov, M., Joia, R., ... & Atamanova, T. (2023). Investigations of Activated Carbon from Different Natural Sources for Preparation of Binder-Free Few-Walled CNTs/Activated Carbon Electrodes. Journal of Composites Science, 7(11), 452.
9. Harimech, Z., Toshtay, K., Atamanov, M., Azat, S., & Amrousse, R. (2023). Thermal Decomposition of Ammonium Dinitramide (ADN) as Green Energy Source for Space Propulsion. Aerospace, 10(10), 832.
10. Akhinzhanova, A., Sultahan, S., Tauanov, Z., Mansurov, Z., Capobianachi, A., Amrousse, R., Atamanov, M., & Yan, Q.-L. (2023). Preparation and Evaluation of Effective Thermal Decomposition of Tetraamminecopper (II) Nitrate Carried by Graphene Oxide. Combustion and Flame. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2023.112672
11. Harimech, Z., Hairch, Y., Atamanov, M., Toshtay, K., Azat, S., Souhair, N., & Amrousse, R. (2023). Carbon Nanotube Iridium−Cupric Oxide Supported Catalysts for Decomposition of Ammonium Dinitramide in the Liquid Phase. International Journal of Energetic Materials and Chemical Propulsion, 22(3).
12. Ilyin, Y. V., Kudaibergenov, K. K., Sharipkhanov, S. D., Mansurov, Z. A., Zhaulybayev, A. А., & Atamanov, M. K. (2023). Surface Modifications of CuO Doped Carbonaceous Nanosorbents and their CO₂ Sorption Properties. Eurasian Chemico-Technological Journal, 25(1), 33-38.
13. Remissa, I., Jabri, H., Hairch, Y., Toshtay, K., Atamanov, M., Azat, S., & Amrousse, R. (2023). Propulsion Systems, Propellants, Green Propulsion Subsystems and their Applications: A Review. Eurasian Chemico-Technological Journal, 25(1), 3-19.
Патенты
1. Метод получения нановолокнистой целлюлозы. Номер патента: RK № 8721. Авторы: Атаманов М.К., Таурбеков А.Т., Кайдар Б.Б., Атаманова Т.С. Дата публикации: 15 декабря 2023 года.
Основные проекты и исследования
1. Разработка энергоёмких композитов на основе наноцеллюлозы и функционализированных углеродных нанотрубок (УНТ) для улучшенных систем хранения энергии
Срок реализации: 2022–2024
Цели: Создание высокоэффективных углеродных композитов с улучшенными электропроводящими и механическими свойствами для суперконденсаторов и литий-ионных батарей.
Результаты: Разработаны и протестированы углеродные нанокомпозиты с высокой удельной поверхностью, получены положительные результаты по их применению в системах энергохранения.
2. Механохимический синтез высокоэнергоёмких порошков на основе алюминия для военно-космических технологий
Срок реализации: 2023–2025
Цели: Оптимизация методов получения алюминиевых порошков с улучшенными горючими и тепловыми свойствами для использования в высокоэнергетических системах.
Результаты: Улучшенные порошки демонстрируют высокую стабильность и энергоотдачу. Публикация результатов в международных журналах.
3. Разработка технологии получения теплоизоляционных кирпичей на основе природного сырья и техногенных отходов
Срок реализации: 2023–2025
Цели: Создание экономически выгодной технологии для производства экологически чистых строительных материалов.
Результаты: Разработаны теплоизоляционные кирпичи с улучшенными характеристиками прочности и теплопроводности.
4. Использование углеродных наноматериалов для очистки воды и воздуха
Срок реализации: 2021–2023
Цели: Исследование адсорбционных свойств активированных углеродов и их применения для удаления загрязняющих веществ.
Результаты: Созданы наноматериалы, успешно применяемые для очистки воды от тяжёлых металлов и органических соединений.
Перспективные разработки и инновации
- Композиты на основе наноцеллюлозы и активированного углерода для суперконденсаторов: Созданы электродные материалы, сочетающие высокую механическую стабильность и отличные электропроводящие свойства. Эти материалы демонстрируют увеличенную ёмкость и долговечность, что делает их перспективными для использования в энергоэффективных устройствах, таких как суперконденсаторы и литий-ионные батареи. Разработка находится на стадии прототипа и готова к дальнейшим тестированиям.
- Углеродные сорбенты на основе растительных биомасс: Высокопористые активированные угли, полученные методом CO₂-активации, обладают отличными адсорбционными свойствами. Эти материалы готовы к внедрению и могут применяться в промышленной фильтрации, очистке воды от тяжёлых металлов и органических загрязнителей, а также в медицинских адсорбентах.
- Методы механохимического синтеза алюминиевых порошков для энергетических систем: Разработаны высокоэнергоёмкие алюминиевые порошки с улучшенной горючестью и стабильностью. Эти материалы перспективны для применения в ракетных технологиях и военно-космических системах. В настоящее время технология находится на стадии прототипа и проходит серию испытаний.
- Теплоизоляционные строительные материалы из природного сырья и техногенных отходов: Созданы инновационные теплоизоляционные кирпичи с повышенной прочностью и устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Эти материалы обладают высоким потенциалом для использования в экологическом и экономически выгодном строительстве. Разработка находится на стадии прототипа.
- Катализаторы на основе углеродных наноматериалов для энергетики: Функционализированные углеродные нанотрубки и активированный уголь демонстрируют высокую эффективность в реакциях водородной энергетики и очистке отработанных газов. Эти катализаторы уже готовы к внедрению и имеют перспективы использования в экологически чистой энергетике и промышленных процессах.
Команда
Атаманов Мейрам – PhD, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией.
Научные интересы: Синтез и применение углеродных наноматериалов, химическая кинетика процессов горения и взрыва, системы хранения энергии.
Контакты: mk.atamanov@gmail.com, тел.: +7 (708) 705-50-70
Хайрулина Айнур – Кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Разработка энергоёмких материалов, химическая физика и перспективные горючие системы.
Габдрашова Шолпан – PhD, старший научный сотрудник.
Научные интересы: Функционализация углеродных наноматериалов, каталитические системы и методы активации биомасс.
Жапекова Анар – PhD, старший научный сотрудник.
Научные интересы: Синтез нанокомпозитов для электрохимических систем, исследование механических и электропроводящих свойств.
Садыков Бахтияр – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Механохимический синтез, энергоёмкие материалы для космических и оборонных технологий.
Баққара Аягоз – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Создание теплоизоляционных материалов из природного сырья и переработка техногенных отходов.
Артықбаева Аида – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Исследование углеродных нанокомпозитов, активированных углей и функциональных материалов для энергохранения.
Матен Алуа
Научные интересы: Исследование углеродных нанокомпозитов, активированных углей и функциональных материалов для энергохранения.
Контакты: тел.: +7 (708) 161-53-63
Елемесова Ж.К. – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Механохимический синтез, энергоёмкие материалы для космических и оборонных технологий.
Контакты: тел.: +7 (778) 289-66-39
Имангазы Алдан – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Механохимический синтез, энергоёмкие материалы для космических и оборонных технологий.
Контакты: тел.: +7 (701) 555-16-96
Турешова Айгуль – PhD, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Механохимический синтез, энергоёмкие материалы для космических и оборонных технологий.
Общий состав: Лаборатория включает 13 специалистов, среди которых 6 докторов PhD, 2 докторанта и магистранты. Все сотрудники активно участвуют в международных проектах и научных публикациях, поддерживая высокий уровень исследований.
Научное оборудование и технологии
Электропечь сопротивления высокотемпературная лабораторная
Модель: SNOL 7,2/1100 (LSC 01, 1100°C)
Возможности: Предназначена для проведения аналитических работ с различными материалами и различных видов термообработки при температуре до 1100°C в стационарных условиях.
Применение: Используется для высокотемпературной обработки образцов, синтеза и отжига материалов, требующих точного контроля температуры.
Доступность: Доступна для внутренних исследований; возможность сотрудничества с внешними партнёрами по договорённости.
Планетарная шаровая мельница
Модель: NXQM-2A
Возможности: Предназначена для смешения, измельчения образцов, разработки и производства небольших объёмов продукции.
Применение: Используется для получения нанопорошков, механохимического синтеза и подготовки материалов с контролируемым размером частиц.
Доступность: Используется в рамках исследовательских проектов лаборатории; возможность совместных исследований по договорённости.
Сублимационная сушилка
Модель: Tabletor BK-FD102
Возможности: Предназначена для удаления влаги из различных продуктов путём процесса сублимации, включая замораживание продукта и последующее удаление льда, что позволяет сохранить структуру и свойства материала.
Применение: Используется для сушки термочувствительных материалов, биопродуктов и наноматериалов, требующих бережного удаления влаги.
Доступность: Доступна для внутренних исследований; возможность использования внешними организациями по договорённости.
Вакуумный аппарат
Модель: 2Х3-2
Возможности: Предназначен для вакуумной фильтрации и сушки, упаковки и консервирования продуктов, а также для применения в химической и фармацевтической промышленности, металлургии и машиностроении.
Применение: Используется для удаления газов и влаги из материалов, создания вакуумных условий при синтезе и обработке чувствительных к воздуху веществ.
Доступность: Используется в лабораторных исследованиях; возможность совместного использования по договорённости.
Климатическая камера
Возможности: Предназначена для моделирования агрессивных условий окружающей среды, включая контроль температуры и влажности, для тестирования материалов и устройств.
Применение: Используется для исследования устойчивости материалов к внешним воздействиям, тестирования электрохимических источников энергии и сорбентов.
Доступность: Доступна для научных исследований и совместных проектов по договорённости.
Партнёрские связи и совместные проекты
Лаборатория «Энергоёмких наноматериалов» активно развивает партнёрские связи с ведущими научными учреждениями, промышленными партнёрами и участвует в международных проектах. Среди ключевых партнёров — Институт Жана Ламура (Франция), с которым ведутся исследования углеродных наноматериалов и функциональных покрытий, и Назарбаев Университет (Казахстан), где проводятся аналитические исследования и осуществляется обмен опытом в области материаловедения. Лаборатория также сотрудничает с Королевской Военной Академией (Бельгия) в области изучения углеродных нанотрубок и материалов для военно-космических технологий.
Особое значение имеет сотрудничество с доктором Вячеславом Быковым из Института технологий Карлсруэ (Германия). Его экспертиза в области химической кинетики и анализа реакционных механизмов позволяет оптимизировать термодинамические и кинетические параметры процесса СВС, обеспечивая точный контроль восстановления металлов и минимизацию побочных фаз. Доктор Быков, обладая обширными знаниями в теоретическом и экспериментальном моделировании химических процессов, вносит значительный вклад в развитие научной основы лаборатории и повышение эффективности исследований.
Среди промышленных партнёров лаборатории — ТОО «Физико-технический институт» (Казахстан), которое внедряет технологии переработки биомасс и производство функциональных материалов, и компания BesSaiman Group, занимающаяся созданием оборудования для высокотемпературных процессов и экспериментальных установок для синтеза углеродных наноматериалов.
Международные проекты лаборатории включают участие в программе Horizon 2020, направленной на разработку энергоэффективных композитов для систем хранения энергии, сотрудничество с Французским национальным центром научных исследований (CNRS) в области термохимической переработки биомасс и углеродных материалов, а также совместные исследования с Северо-Западным политехническим университетом (Китай) в области пламенного синтеза наноматериалов.
Сотрудничество с научными учреждениями и промышленными партнёрами не только способствует обмену опытом и привлечению финансирования, но и обеспечивает внедрение передовых технологий. Лаборатория готова к расширению партнёрских связей и сотрудничеству для решения актуальных научно-технических задач.
Награды и признание
Государственная научная стипендия для талантливых молодых учёных – 2023 г.
«Лучший молодой учёный КазНУ им. аль-Фараби» – 2023 г.
Иная информация
Лаборатория оснащена современным оборудованием для проведения исследований в области энергоёмких наноматериалов.
