| 1. | Наименование проекта | Поиск, разработка и компьютерное моделирование природоподобных полифункциональных материалов и природосберегающих технологий в Арктической зоне РФ |
|---|---|---|
| 2. | Регистрационный номер ЦИТИС: | 122022400093-9 |
| 3. | Исполнитель | ФИЦ "Кольский научный центр РАН" |
| 4. | Ведомственная принадлежность | Минобрнауки России - наука |
| 5. | Заказчик | Минобрнауки России |
| 6. | Вид финансирования | ГЗ |
| 7. | Вид НИОКТР | Фундаментальная НИР |
| 8. | Приоритетное направление (основное) | Нет данных |
| 9. | Приоритетное направление (дополнительное) | Нет данных |
| 10. | Критическая технология (основная) | Нет данных |
| 11. | Критическая технология (дополнительная) | Нет данных |
| 12. | Приоритет Стратегии НТР России | Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта |
| 13. | Общее тематическое направление | Перспективные виды материалов, специальной техники и техники особого назначения |
| 14. | Приоритетное арктическое направление (основное) | Новые материалы, возобновляемые и портативные источники энергии |
| 15. | Приоритетное арктическое направление (дополнительное) | |
| 16. | Аннотация | – Получение новых сведений о кристаллической структуре и химическом составе минералов, системная оценка эволюции строения и состава природных соединений во времени, развитие методов топоминералогии, а также внедрение нового междисциплинарного направления − топокристаллохимии; – Анализ кристаллических структур природных и синтетических соединений с использованием методов машинного обучения для прогнозирования функциональных свойств соединений. – Детальные исследования геохимического поведения минералов в техногенных условиях с целью создания экологически безопасных технологий реабилитации территорий Арктики; – Разработка эффективных методов синтеза новых минералоподобных функциональных материалов и природоподобных технологий их использования для обеспечения техносферной безопасности Арктической зоны РФ; – Технологическое опробование разработанных полифункциональных материалов для решения экологических проблем Мурманской области и импортозамещения. − Получение патентов РФ для новых технологий и материалов. Предполагаемые (ожидаемые) результаты и их возможная практическая значимость (применимость): 2022. 1. Будут получены новые данные о топологии и структурных особенностях гетерополиэдрических минералоподобных соединений, что позволит охарактеризовать весь набор потенциальных пустот и параметров систем миграции катионов (эффективный радиус, размерность). Будет подготовлен план анализа функциональных свойств наиболее перспективных соединений. Создание моделей синтеза указанных соединений исходя из особенностей структуры и условий образования в природе. 2. Будут проведены эксперименты по рентгеноструктурному анализу минералов и синтетических соединений, характеризующихся наличием ионообменных, сорбционных, магнитных, оптических и других важных функциональных свойств. Будут подготовлены публикации с использованием уже полученных данных. 3. Будут получены данные о путях миграции ионов в каналах и межслоевом пространстве рассматриваемых минералов и синтетических соединений. Также будут рассчитаны и проанализированы характеристики пористости материалов. Проведение экспериментов по реальному ионному обмену и сравнение полученных данных с теоретическими результатами. 4. Планируется закупить необходимое оборудование для проведения экспериментальной части работы (муфельные печи, химические столы с вытяжкой, необходимые химреактивы), а также недорогое оборудование для аналитических измерений. 5. Будет проведён комплекс экспериментов почвенного конструирования для ремедиации, снижения эрозионных процессов и оздоровления индустриальных, городских и агроландшафтов на территории города Апатиты, Мончегорской техногенной пустоши и нефелинового хвостохранилища Ловозерского ГОКа и оценена эффективность мероприятий по химическим показателям и индикаторам состояния экосистем. 6. Будет создана база данных о химическом составе и структуре минералов по данным полевых работ за предыдущие годы (2017-2021) по Ловозерскому щелочному массиву, а также планируется проведение оцифровки данных по керновым выработкам разведочных скважин апатитового месторождения Олений Ручей, расположенного в Хибинском массиве. По полученным данным будут созданы 2D карты и 3D модели указанных месторождений с использованием методов машинного обучения. 7. Будут получены патенты РФ на разработанные технологии синтеза модифицированных природоподобных функциональных материалов. 2023. 1. Планируется получить базу данных по перспективным ионообменникам с последующей фильтрацией наиболее перспективных соединений с учётом потенциальных пустот и параметров систем миграции катионов. Будет подготовлен план анализа функциональных свойств наиболее перспективных соединений. Будет создана модель синтеза наиболее перспективных соединений исходя из особенностей структуры и условий образования в природе. 2. Будут проведены эксперименты по синтезу новых природоподобных функциональных материалов. Планируется разработать экономически целесообразную модель получения гетерополиэдрических каркасных соединения с использованием незадействованного в производстве титанитового концентрата ОАО Апатит с применением сернокислотной схемы разложения и последующим получением кислых титановых солей отвечающих формулам TiOSO4•nH2SO4•mH2O и (NH4)2TiOSO4•nH2SO4•mH2O, которые практически не использовались ранее 3. Будут проведены эксперименты по выскотемпературной порошковой и монокристальной дифракции, а также КР-спектроскопии с использованием высокотемпературной приставки. 4. Планируется проведение экспериментов по созданию искусственных почв, на основе, материалов, полученных из отходов горнодобывающей промышленности, в т.ч. с использованием модифицированных минералов - источников азота, калия, фосфора. 5. Будут получены модели наиболее перспективных модифицированных материалов с помощью квантово-химических методов в программных комплексах VASP и CASTEP. 6. Будет произведён топокристаллохимический анализ перспективных участков для поиска функциональных материалов. 7. Будет проведено технологическое опробование разработанных полифункциональных материалов для решения экологических проблем Мурманской области. 8. Будут получены патенты РФ на разработанные технологии ремедиации техногенно-нарушенных территорий. |
| 17. | Начало проекта | 01.01.2022 |
| 18. | Завершение проекта | 31.12.2024 |