| 16. |
Аннотация |
1. Актуальность научной проблемы обусловлена необходимостью изучения свойств керамики, создаваемой в рамках одностадийного процесса синтеза изделий сложной формы на основе нитридов и карбидов, а также композитов, основанного на прямой нитридизации и карбидизации проката металлов подгрупп титана и ванадия.
В области очистки высокоскоростных газовых потоков от СО, углеводородов, оксидов азота и воздуха от О3, путем их гетерогенно-каталитической конверсии наиболее востребованными в настоящее время являются тонкослойные каталитические покрытия на блоках сотовой структуры, совмещающие высокую каталитическую активность, низкое сопротивление газовому потоку, термостабильность, и прочность.
Разработка оптически прозрачных керамических материалов с высокими оптическими, спектроскопическими, прочностными и термомеханическими свойствами является актуальной проблемой.
Актуальность работы состоит в изучении условий получения композиционных керамических материалов на основе ZrO2 с добавками нитевидных кристаллов Al2O3 с высокими термомеханическими характеристиками.
Для α-ромбоэдрического бора известны структурно родственные соединения, отличающиеся заменой межикосаэдрических связей на атомы различных размеров – карбид бора B4C, B6O, B6P и их изотипы. Это позволяет предположить, что и для β-форм бора могут быть структурно родственные соединения, сохраняющие исходное взаимное расположение одиночных икосаэдров, но являющиеся подобными размерными аналогами с увеличением расстояния между икосаэдрами и периода решетки.
Определение влияния различных добавок и режимов термообработки порошков сложного состава на их синтез и спекание.
2. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения эксплуатационной надежности конструкций из сталей с повышенной хладостойкостью, предназначенных для эксплуатации в арктических и сейсмически опасных регионах.
3. Мембранная технология выделения кислорода из воздуха разрабатывается как энерго-эффективная альтернатива криогенной технологии. Однако прежде чем мембранная технология займет определенную долю на газовом рынке необходимо решить ряд важных фундаментальных задач. Одной из таких задач является поиск и разработка новых мембранных материалов с более высокой селективностью по кислороду и более низкой стоимостью, чем используемые в настоящее время керамические мембранные материалы. В нашей лаборатории была предложена концепция расплавно-оксидной и диффузионно-пузырьковой мембран с рекордно высокой селективностью по кислороду O2/N2 > 105, которые могут быть использованы для выделения особо чистого кислорода (содержание примесей менее 1 ppm) из воздуха. Непрерывно возрастающий мировой спрос на особо чистые газы, в частности кислород, обусловлен интенсивным развитием нанотехнологий (нано- и микроэлектроника, производство солнечных батарей, биотехнология, биомедицина, фармацевтика и многие другие). В этой связи, создание новых мембран с высокой селективностью и проницаемостью по кислороду является актуальной задачей научного материаловедения.
Уникальные механические и электронные свойства графена делают его привлекательным усиливающим компонентом керамических композитов для многофункционального использования. Однако потенциал графена может быть полностью реализован только в том случае, если его листы равномерно распределены в объеме композита, что в настоящее время является практически нерешенной проблемой. Поэтому определяющим фактором для получения композитов с заданными свойствами является создание способа получения порошковых смесей, предназначенных для спекания функциональной керамики. Актуальным для отечественной электрохимической энергетики является решение задачи замены импортной продукции материалами на основе графена и СеO2 и ZrO2, в том числе керамическими, которые являются перспективными для разработки электродов топливных элементов, катализаторов и др. Разработка научных основ технологии введения бескислородного графена вместо производных графена позволила бы повысить эффективность применения композитных материалов на основе графена, так как только чистый (бескислородный) графен обладает всем комплексом уникальных электронных свойств. Новизна планируемых результатов обусловлена тем, что в разрабатываемом подходе используется сочетание модифицированного золь-гель синтеза нанокристаллических оксидов Ce и Zr и ультразвуковой эксфолиации графена в коллоидах, причем в обоих случаях коллоиды (и золь, и суспензия) содержат один и тот же амин: N,N-диметилоктиламин или додециламин (возможно использование и других органических субстанций в отдельных разделах исследования).
4. Предлагаемая легкоплавкая спекающая добавка TiO2-MnO (температура эвтектики Тэвт.= 1290⁰С) позволит снизить температуры обжига керамики на основе нитрида кремния на 200-250°C по сравнению с мировыми аналогами до 1550-1650 °C (добавки YAG, оксида магния и оксида иттрия позволяют спекать керамику нитрида кремния при 1850 °C), а также обеспечит улучшение механических свойств керамики в результате образования нитрида титана при взаимодействии добавки с Si3N4 в атмосфере азота.
Оксонитриды алюминия и кремния являются материалами широкого спектра применения, которые могут быть использованы для изготовления режущего инструмента, огнеупоров и материалов в металлургической промышленности, инфракрасных и видимых окон, прозрачной брони и матриц люминофоров. В связи с этим установление закономерностей, связывающих состав и условия формирования этих материалов с их физико-химическими, физико-механическими и оптическими свойствами – таких, как плотность, твердость, прочность на изгиб, устойчивость к воздействию агрессивных сред, стойкость к термической окислительной деструкции, ширина запрещённой зоны, люминесцентные свойства в широком диапазоне энергий излучения, является актуальной проблемой. |