В России создан недорогой и долговечный сапфировый насос-дозатор

By | 23.03.2016

Thumbnail2467546

Создать уникальные сапфировые насос-дозаторы, которые могут заменить металлические и керамические аналоги в самых разных отраслях, создан на основе разработок группы российских учёных, сообщается на сайте Минобрнауки России.

В основе проекта – работы Евгения Лукина, доктора технических наук и профессора кафедры химической технологии, керамики и огнеупоров РХТУ им. Д.И. Менделеева, и Хачатура Багдасарова, доктора физико-математических науки в прошлом заведующего Отделом института кристаллографии им. А.В. Шубникова.

Насос-дозаторИзображение: Минобрнауки России

 

Объединил их в одном научном коллективе Виталий Савенков. В поле зрения Савенкова оказались высокоточные насос-дозаторы, основу которых составляет плунжерная пара (насос, вытеснителем в котором служит не поршень, а плунжер –цилиндр, длина которого намного больше диаметра, за счет чего обеспечивается высокое давление). От 2 до 10 таких насос-дозаторов обычно стоят на каждой линии розлива, например на фармацевтических предприятиях;они работают синхронно, в автоматическом режиме. Сегодня около 97% всего рынка насос-дозаторов в России – металлические, 3% – из корундовой керамики. Насос-дозаторы обоих типов на фармацевтических предприятиях используются до 1–3лет, а в пищевой промышленности (насос-дозаторы используются для перекачки самых разных химических и иных добавок) их срок эксплуатации не превышает 3–5 месяцев. Помимо короткого срока службы, у металлических и керамических насос-дозаторов есть другой серьезный недостаток – они окисляют субстанции продукта.

Савенков решил подобрать для насос-дозаторов новый материал, и его выбор пал на искусственно выращенный монокристалл лейкосапфира. С одной стороны, твердость сапфира уступает только алмазу, с другой – сапфир не вступает в реакции с лекарственными препаратами. Поэтому сапфир устойчив в агрессивной среде и может работать с концентрированными кипящими кислотами (с химической чистотой 99,999%), а насос-дозаторы из него исключают риск окисления или микробиологического загрязнения продукта. А это особенно важно, так как подобные воздействия снижают лекарственный эффект препаратов. Искусственно выращенные кристаллы сапфира уже доказали безопасность для человека в ходе патогистоморфологических и токсикологических исследований. Из него уже делают зубные и костные импланты, поэтому и для дозаторов при розливе препаратов, которые впоследствии будут вводиться внутримышечно, внутривенно и инъекционно, этот материал показался наиболее подходящим.

Силами Савенкова и собранного им коллектива ученых-консультантов еще в 2002 году был создан первый образец насос-дозатора на основе сапфировой плунжерной пары. Затем командой был создан собственный способ обработки сапфира механическим и химико-механическим методом. Технология предполагает, что заготовки деталей из кристалла на основе α-модификации оксида алюминия (его научное название – корунд, акристаллический α-оксид алюминия любой окраски, кроме красной, в ювелирном деле называют сапфир) предварительно высверливаются с помощью алмазного инструмента,затем их поверхность обрабатывают алмазным инструментом с последовательным убыванием величины зерна абразива до 125/100–100/80 мкм. После этого заготовки помещают в муфельную печь, а затем снова обрабатывают их поверхности полировальным кругом или притиром с алмазным зерном 5/3 мкм–1/0 мкм на часовом масле. Заключительный этап–трибохимическая полировка полировальным составом на основе коллоидного раствора диоксида кремния.

За счет такой обработки шероховатость плунжерных пар опускается до уровня 3–5 ангстрем (10−10м; в системе СИ самая близкая единица – нанометр,10−9м). За счет понижения коэффициента трения (у существующих импортных аналогов металлических и керамических дозаторов шероховатость поверхности около 200 нанометров, у продукции «Фармасапфира»–до 3-5 ангстрем), срок службы сапфировых насос-дозаторов вырос в несколько раз.