Самоорганизующихся структуры на основе секторообразных макромолекул – дендронов для создания новых функциональных материалов
|
|
Скачать 1.34 Mb.
|
|
^ Фортальнова Е.А.1,2, Политова Е.Д.2, Сафроненко М.Г.1, Венсковский Н.У.1 1Российский университет дружбы народов, Москва, 117198, ул. Орджоникидзе, д. 3 2Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, Москва, 105064, ул. Воронцово поле, д. 10 [email protected] Перовскитоподобные двойные титанаты лантана лития (La,Li)TiO3 и твердые растворы на их основе, обладающие высокой ионной проводимости (~ 10-3 Ом-1см-1) при комнатной температуре, являются перспективными объектами для разработки электродных материалов для литий ионных источников тока. В качестве основных факторов, влияющих на ионный транспорт в этих сложных оксидах, рассматривают размеры каналов миграции и концентрацию вакансий в подрешетке А структуры перовскита АВО3. Распределение катионов лантана и вакансий, окружающих ионы–носители заряда (Li+), обусловливает значение величины энергии активации ионной проводимости, влияя на подвижность катионов лития. Известно, что в ромбических твердых растворах с низким содержанием лития, характеризующихся упорядочением катионов лантана и вакансий в подрешетке А, преобладающим является движение катионов лития в плоскости ab элементарной ячейки (перпендикулярно оси с). В тетрагональных перовскитных структурах с высокой концентрацией лития преобладающим в процессе переноса заряда является движение ионов вдоль оси с, что связано с неупорядоченным распределением катионов лантана и вакансий. Введение катионов-заместителей в подрешетку титана приводит к изменению размеров каналов миграции катионов лития в кристаллической структуре. Это также отражается на величине энергии активации проводимости и оказывает влияние на подвижность ионов Li+ в твердых растворах на основе (La,Li)TiO3. Данное исследование посвящено изучению влияния на ионный транспорт концентрации вакансий в подрешетке А перовскитной структуры твердых растворов (La0.5Li0.33+x0.17-х)TiO3, а также катионных замещений в подрешетке титана в твердых растворах (La0.5Li0.5)[Ti1-x(Al0.5Nb0.5)x]O3. Керамические образцы были получены методом твердофазного синтеза. Кристаллическая структура твердых растворов была изучена методом рентгеновской дифракции. Проводящие свойства керамик исследованы методами диэлектрической спектроскопии и импедансметрии. Согласно данным дифракционных исследований полученные твердые растворы (La0.5Li0.33+x0.17-х)TiO3 имеют ромбическую, а твердые растворы (La0.5Li0.5)[Ti1-x(Al0.5Nb0.5)x]O3 тетрагональную перовскитоподобную структуру. Изученные серии твердых растворов характеризуются уменьшением объема элементарной ячейки с ростом х. Выявлено, что величина ионной проводимости также снижается с ростом х. Полученные зависимости позволяют сделать заключение об ухудшении условий для ионного транспорта, как при уменьшении концентрации вакансий в подрешетке А, так и при уменьшении размеров каналов миграции катионов лития в изученных твердых растворах, что однако, не исключает возможности улучшения ионного транспорта в других составах. Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президента РФ для государственной поддержки молодых ученых (Грант № MK-3520.2008.3). ^ ферромагнитных металлов Б.М.Фрейдин, Ю.В.Кузьмич, И.Г.Колесникова, В.И.Серба, С.И.Ворончук, В.Г.Коротков Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского Научного Центра РАН Г.Апатиты Мурманской обл., Академгородок, ул.Ферсмана, 26а [email protected] Получение наноразмерных порошков ферромагнитных металлов и сплавов, изучение закономерностей формирования дисперсных порошковых систем и исследование их свойств является актуальной задачей современной порошковой металлургии. Наноразмерные порошки железа, кобальта и их сплавов обладают высокими магнитными характеристиками и могут быть использованы в системах записи и хранения информации, для диагностики сварных соединений методом магнитопорошковой дефектоскопии, для магнитного охлаждения, в качестве магнитных сенсоров, в медицине и биологии (для направленного переноса лекарств, для магниторезонансной томографии). Эти порошки могут быть синтезированы посредством множества различных методов, а размером зерна, морфологией, фазовым составом и другими свойствами можно управлять, управляя параметрами процесса. Определение размеров частиц порошка – одна из основных проблем аттестации дисперсных нанокристаллических материалов. Прямым и наиболее часто используемым методом определения размеров наночастиц является электронная микроскопия. Из косвенных методов самым распространенным является рентгеноструктурный метод. Измерение уширения дифракционных отражений – наиболее доступный метод определения среднего размера частиц. Разделение вкладов в уширение рентгеновских линий за счет размера области когерентного рассеяния (ОКР) и величины микродеформаций решетки является достаточно сложной задачей и также требует специального изучения. Целью исследования являлось изучение влияния параметров процесса изготовления нанопорошков системы Fe-Co на их дисперсность, фазовый состав, и магнитные характеристики. Наноразмерные порошки сплава Fe-Co эквимольного состава получали водородным восстановлением двойных гидроксидов железа и кобальта, полученных осаждением их из раствора хлоридов аммиаком. Водородное восстановление гидроксидов осуществляли при температурах в интервале 350-5000С. Анализ дисперсности порошков осуществляли с использованием рентгеноструктурного метода - по размеру ОКР, по удельной поверхности (метод БЭТ) и электронномикроскопического. Рентгеноструктурные исследования проводили на дифрактометре ДРОН -2 (CuK - излучение). Размер кристаллитов и уровень микродеформаций решетки определяли по уширению дифракционных максимумов. Магнитные характеристики порошков определяли магнитометрическим методом с использованием вибрационного магнитометра. Рентгенофазовый анализ продукта осаждения хлоридов железа и кобальта (соотношение железа и кобальта эквимольное) аммиаком показал, что они представлены двойными гидроксокарбонатами железа и кобальта. Продукты водородного восстановления указанных соединений содержат сплав FeCo. Микрофотография продукта восстановления представлена на рисунке 1. Из рисунка 2 следует, что снижение температуры восстановления от 5000С до 3500С приводит к уменьшению размера кристаллитов более чем в 15 раз, что подтверждается результатами измерения удельной поверхности и электронномикроскопическими исследованиями. Уровень микродеформаций во всем интервале температур восстановления невысокий и с ростом температуры восстановления он снижается. При уменьшении размера кристаллитов от 500 до 30 нм коэрцитивная сила возрастает более чем в 10 раз (рис.3).  Рис.1. Микрофотография продукта, восстановленного при 4500С.  Рис. 2. Влияние температуры восстановления на величину микродеформаций (1) и размер кристаллитов D (2).  Рис. 3. Зависимость коэрцитивной силы порошка от размера кристаллитов Другая технология была применена для получения композиционных порошков типа «металл-оксид». Методом механического легирования оксидной системы Ni-NiO-Al(OH)3 с последующим водородным восстановлением получены порошки системы Ni-Al2O3. Анализ дисперсности порошков по удельной поверхности (метод БЭТ), а также с использованием рентгеноструктурного и электронномикроскопического методов, показал, что частицы никеля размером 50-100 нм, в основном, распределены в матрице оксида алюминия. Нанокристаллические материалы, с типичным размером зерна <100 нм, являются новым классом материалов со свойствами, значительно отличающимися и часто превосходящими свойства обычных грубозернистых материалов. Эти материалы могут быть синтезированы посредством множества различных методов, а размером зерна, морфологией и составом можно управлять, управляя параметрами процесса. [1] Развитие технологий изготовления нанопорошков и расширение области их применения вызывает необходимость их подробного исследования. Методом механического легирования получают ультрадисперсные материалы в результате разрушения крупнозернистой структуры при пластической деформации. Механическое легирование представляет собой процесс многократной холодной сварки, разрушения и повторного сваривания частиц обрабатываемых материалов в высокоэнергетической сухой шаровой мельнице [2]. Исследовано влияние условий формирования наночастиц систем Ni-Al2O3 на их фазовый состав, дисперсность, а также возможности закрепления металлической компоненты на носителе с развитой поверхностью (модельные исследования). В качестве модели для изучения процесса получения наночастиц методом механического легирования была использована система, составленная из гидроксида алюминия, оксида никеля и карбонильного никеля. Рассмотрены два типа исходного гидроксида алюминия: состаренный РЕАХИМ`овский гидроксид алюминия и искуственно приготовленный гидроксид алюминия (псевдобемит). Механическое легирование смеси компонентов: Ni-NiO-Al(OH)3 проводилось в высокоэнергетической планетарной мельнице. Процесс обработки в мельнице и все процедуры связанные с загрузкой-выгрузкой материалов проводили в атмосфере аргона. Обработанная смесь была подвергнута водородному восстановлению. На представленных рисунках приведены виды характерные для частиц исходных гидроксидов и после механического легирования, а также на различных стадиях последующего водородного восстановления. Анализ дисперсности порошков проведен с использованием рентгеноструктурного метода (размер области когерентного рассеяния - ОКР), по удельной поверхности (метод БЭТ) и электронномикроскопического. Рентгеноструктурные исследования проводили на дифрактометре ДРОН -2 (CuK - излучение). Средний размер частиц никеля, определенный рентгенографическим методом, составляет около 50 нм. Можно предположить, что частицы никеля, в основном, распределены в матрице оксида алюминия. (Рис.4) Проведено измерение коэрцитивной силы для образцов состава: состаренный гидроксид алюминия - оксид никеля - карбонильный никель, восстановленных при 300 и 6000С: 7,75 и 6,16 кА/м (соответственно).  Рис. 4. Вид частиц механически легированной смеси после водородного восстановления при 6000С Выводы Двумя различными методами получены композиционные наноразмерные порошки составов «металл-металл» и «металл-оксид». Проведено исследование морфологии порошков. Измерены некоторые физические свойства. Литература 1. С.П. Губин, Ю.А. Кокшаров, Г.Б. Хомутов, Г.Ю. Юрков. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства. //Успехи химии. 74, (6) 2005, С.539-574. 2. Ю.В. Кузьмич, И.Г. Колесникова, В.И. Серба, Б.М. Фрейдин. Механическое легирование. М.: Наука, 2005. 213 с. Атомная структура монокристалла кубической натрий-вольфрамовой бронзы Na0.71WO3. Нейтрондифракционное исследование. Л.Е. Фыкин1), И.В. Исаков1), А.И. Калюканов1), Р.П.Озеров1), В.А. Чевычелов, В.Л. Волков2) 1) Филиал ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», Обнинск, [email protected] 2)Институт химии твердого тела, Екатеринбург Структура образцов натрий-вольфрамовой бронзы, по составу близких к Na0,75WO3, исследовалась нейтрондифракционными методами как на монокристаллических [1], так и на поликристаллических образцах [2, 3]. Однако данные этих авторов оказались противоречивы. Исследованный монокристалл NaxWO3 выращен в Институте химии твердого тела (г. Екатеринбург). Массивы отражений получены на автоматическом 4-х кружном нейтронном дифрактометре, расположенном на реакторе ВВР-ц Филиала «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» (монохроматор - Cu (331) «на прохождение»; λ=1,168 Ǻ, вклад нейтронов с λ/2 в монохроматический пучок < 1%, sinθ/λ<0,81). Получено 2573 отражения (198 независимых, из них 159 сверхструктурных по отношению к исходной перовскитовой структуре Pm3m) в пр. гр. Im3 (R(sig)=0,0145, R(eqv)=0,0452, а=7,672 Ǻ). Уточнение структуры проводилось с использованием комплекса «CSD» в полноматричном анизотропном приближении с учетом поглощения, а также вторичной экстинкции по Беккеру-Копенсу. Проверено 2 модели структуры. Наилучшей для нашего кристалла с Rw=4,18% оказалась модель [3]. Вычисленный из уточнения коэффициентов заселенности G для атомов Na стехиометрический коэффициент х=0,71 принят за характеристику состава исследуемого кристалла имеющего параметры: Атомные параметры Na0,71WO3 в пр.гр. Im3, a = 7,672Å, Rw=4,18%
Модель [1] с 2-мя атомами кислорода в двух неэквивалентных позициях и одним атомом Na в пр.гр. Im3m дала Rw=11,4%. Особенности структуры обсуждаются в рамках представлений о разворотах кислородных октаэдров в перовскитовых структурах [4, 5]. 1. Atoji M. & Rundle R.E., J. of Chem. Phys., v.32 (1960), p.627. 2. Wiseman P.J., Dickens P.G. J., Solid State Chem., v.17 (1976), p.91. 3. Darlington C.N.W., J.A. Hriljac & Knight K.S., Acta Cryst., v.B59 (2003), p.584. 4. Clazer A.M. Acta Cryst., B28, 3384-3392 (1972). 5. Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. Сегнето- и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария. М.: Химия, 1985. 256с. ^ НА ОСНОВЕ СЛОИСТЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ И ГУАНИДИНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ Хаширова С.Ю., Малкандуев Ю.А., Микитаев А.К. Кабардино-Балкарский государственный университет, г. Нальчик, ул. Чернышевского,173, E-mail – [email protected] В последние годы на стыке различных областей науки возникли интересные направления в создании перспективных нанокомпозиционных материалов. Известно, что состав матрицы и наполнителя, их соотношение, структура и взимная ориентация определяют требуемые сочетания эксплуатационных технологических и других специфических свойств нанокомпозитов, в которых, как правило, определяется синергизм полезных свойств исходных компонентов неорганической и органической природы. Получение нанокомпозитов на основе полимеров и природных алюмосиликатов связано с принципиальными трудностями вследствие несовместимости органической фазы полимера и неорганической природного минерала. Для улучшения совместимости полимерной матрицы с монтмориллонитом необходима дополнительная «модификация» глинистых минералов, а именно, гидрофобизация поверхности глины обработкой поверхностно-активными алкиламмониевыми солями. Четвертичные алкиламмониевые катионы могут вытеснять ионы металлов с обменных позиций в монтмориллоните и понизить поверхностную энергию глины так, что между слоями глины могут внедряться органические молекулы с различной полярностью. В данной работе для органомодификации монтмориллонита впервые были использованы гуанидинсодержащие ионогенные соли винилового ряда. На основе активированной Na-формы монтмориллонита и новых водорастворимых ионогенных акрилат- и метакрилатгуанидиновых мономеров, содержащих в своей структуре четвертичные аммониевые катионы гуанидина, получены гибридные наноструктуры (органомодифицированный монтмориллонит). Показано, что мономерные и полимерные (полученные полимеризацией in situ) четвертичные аммониевые катионы гуанидина могут использоваться как эффективные гидрофобизаторы и модификаторы базальных поверхностей Na-формы монтмориллонита. Образование полимерных нанокомпозиционных материалов было подтверждено методами рентгено-структурного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Совокупностью физико-химических методов исследования изучены структура и свойства синтезированных поли-(акрилат- и метакрилат)гуанидиновых нанокомпозитов. Установлено, что катионотропные полимер-неорганические нанокомпозиты эффективно адсорбируют тяжелые металлы и органические токсиканты и обладают пролонгирующими биоцидными свойствами за счет наличия в структуре четвертичных аммониевых катионов гуанидина. ^ Черемисов В.Г.1, Третьяков А.В.2, Меркушкин А.О.3, Токовой С.А.3, Терентьев А.О.4, Хаханов С.Н.5, Бухаров С.В.2, Смолянский А.С.1 (1) ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», г. Москва (2) ГОУ ВПО «МАТИ – РГТУ им. К.Э. Циолковского», г. Москва (3) ГОУ ВПО «РХТУ им. Д.И. Менделеева», г. Москва (4) ИОХ им. Н.Д. Зелинского РАН, г. Москва (5) ООО «Системы для микроскопии и анализа», г. Москва Одной из основных тенденций современного материаловедения являются исследования в области методов изготовления и изучения свойств материалов, способных одновременно выполнять различные функции. Перспективным классом многофункциональных материалов следует считать капиллярно-пористые структуры на основе порошкообразных полимеров и различных добавок и наполнителей. С другой стороны, перспективным подходом для утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности следует считать разработку новых композитных материалов, содержащих в качестве наполнителя опилки, древесную муку и проч. Цель настоящего исследования состояла в разработке научно-технических основ технологии изготовления древесно-полимерных капиллярно-пористых наноструктурированных материалов (ДПКПНМ) многоцелевого назначения, которые могут быть использованы в качестве: - фильтрующих материалов и сорбентов в различных технологических процессах разделения и очистки рабочих сред; - фитилей в тепловых трубах; - материалов специального назначения (имплататы, радиопротекторы, дроссели, нано- и микрореакторы и проч.). В результате проведённых исследований обоснованы научные принципы технологии изготовления ДПКПНМ и получены опытные и экспериментальные образцы различных размеров. В качестве исходных материалов применяли порошкообразный сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ, фракция 200–300 мкм) и отходы древесины сосны в виде опилок и древесной муки с размером частиц не более 500 мкм. Метод получения ДПКПНМ включает несколько стадий, а именно: классификация порошка полимера и отходов древесины, смешение (осуществляли вручную или с помощью ультразвукового диспергатора), помещение в пресс-форму, горячее или холодное прессование, извлечение из пресс-формы. Содержание наполнителя варьировали от 20 до 80%. Структуру ДПКПНМ характеризовали методом растровой электронной микроскопии. Установлено, что ДПКПНМ содержат открытые щелевидные микропоры размером от 2-3 до 10-15 мкм, расположенные в области границы раздела между гранулами полимера и частицами наполнителя. Поперечный размер щелевидных микропор определяется температурно-временными режимами обработки материала. Показано, что частицы древесины являются структурирующей добавкой, способствуя достижению более плотной упаковки полимерных гранул. Не обнаружено различий в строении поровой структуры на поверхности и в объёме ДПКПНМ. Выполнен комплекс исследовательских испытаний ряда физико-химических и адсорбционных свойств вновь полученных материалов. Разработан способ поверхностной гидрофилизации ДПКПНМ посредством обработки в растворах виниловых мономеров с добавкой пероксидных инициаторов в течение различных промежутков времени при температурах до 50ºС. ^ материалов на основе полипропилена и углеродных многослойных нановолокон. Чуков Н. А., Данилова-Волковская Г. М., Микитаев А. К. Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова, Москва, ул. Воронцово поле, 10 Проводилось исследование ударной вязкости по Шарпи, предела текучести и модуля упругости композиций полипропилена марки Каплен 01030 с углеродными нановолокнами с удельной поверхностью 130-150 м2/г, числом слоев 20-30 и диаметром 20-30 нм. Композит получали смешением полипропилена с углеродными волокнами в одношнековом экструдере – смесителе при температуре материального цилиндра и головки 180 оС и 200 оС соответственно. Для достижения высокой степени распределения производилось предварительное опудривание гранул полипропилена углеродными волокнами. Образцы для измерения механических свойств были получены методом литья под давлением на машине polytest компании Ray-Ran при температуре материального цилиндра 210 оС, температуре формы 60 оС, согласно государственным стандартам. Определение ударной вязкости по Шарпи проводилось согласно ГОСТ4647-80 на образцах с надрезом на маятниковом копре модели GT-7045-MD компании GOTECH. Результаты определения ударной вязкости представлены на рисунке 1.  Рисунок 1. Зависимость ударной вязкости по Шарпи на образцах с надрезом от концентрации углеродного волокна. Определение предела текучести проводилось по кривой «нагрузка-удлинение», согласно ГОСТ 11262-80. Диаграмма «нагрузка-удлинение» получена на универсальной испытательной машине модели TCS-2000 компании GOTECH. Результаты расчетов предела текучести представлены на рисунке 2.  Рисунок 2. Зависимость предела текучести от концентрации углеродного волокна. Введение углеродных многослойных нанотрубок в полипропилен в пределах 0,25- 0,5 % масс. может значительно улучшить механические свойства композита по сравнению с чистым полипропиленом. Возможно повышение ударной вязкости на 45% с одновременным увеличением предела текучести до 8%. Достигнуто максимальное увеличение предела текучести на 16%, причем одновременно увеличивается и ударная вязкость на 21%. Дальнейшее повышение концентрации углеродных волокон не приводит к подобным эффектам, хотя и ударная вязкость и предел текучести композита остаются выше, чем у чистого полипропилена. ^ ОРГАНОСИЛИКАТНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ (ОСК) Чуппина С.В., Жабрев В.А. Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2 ОСК нашли широкое применение в качестве температуроустойчивых функциональных покрытий (Пк), клеев и герметиков, паст и прессматериалов [1]. ОСК представляют собой органодисперсионные системы, содержащие полиорганосилоксаны (ПОС), в которых диспергированы природные слоистые силикаты, пигменты, функциональные добавки; это материалы с химическим типом пленкообразования; наносятся лакокрасочными методами; гидрофобные, свето-, атмосферо-, радиационностойкие, электроизоляционные, теплостойкие, негорючие. К числу принципов разработки ОСПк относятся наполнение и армирование ПОС; совмещение ПОС с органическими смолами; введение отверждающих агентов; модифицирование органической части молекул ПОС; применение грунтовок и систем Пк и др. Рассмотрим основные способы оптимизации рецептур ОСК, закономерности формирования и старения ОСМ с точки зрения химической самоорганизации. При совместной механохимической обработке компонентов в диспергаторах истирающе-ударного действия, при тонком диспергировании, в системе «ПОС – силикат – неорганический пигмент – растворитель» в результате их механической активации и механохимических реакций (в том числе механически стимулированной химической реакции силикатов с ПОС – прививки ПОС на поверхность силикатов), сложной совокупности поверхностных явлений и межфазных взаимодействий происходит образование гибридного органо-неорганического композита – ОСК. До температуры начала деструкции пленкообразователя ОСМ работают как градиентые полимерные с достаточно широким интервалом рабочих температур. Энергетические характеристики поверхности ОСПк и связанные с ними способность к дезактивации, низкое грязеудержание, гидрофобность, антиобледенительный эффект определяются химическим составом поверхностного слоя, который в свою очередь задается природой пленкообразователей, соотношением полимер/наполнитель, видом и качеством наполнителей, пигментов и добавок, параметрами отверждения. Оксиды и соли металлов влияют на процессы отверждения ОСК, особенно при термообработке: некоторые из них оказывают каталитическое действие на реакции гомоконденсации OH-групп ПОС; при использовании других могут иметь место кислотно-оснóвные взаимодействия, приводящие к блокированию части активных групп, что необходимо учитывать при выборе пигментов и наполнителей. Выше температуры начала деструкции ПОС ОСМ действуют как теплостойкие неорганические материалы, образование которых происходит в результате реакций взаимодействия продуктов термоокислительной деструкции и структурирования ПОС – реакционноспособных аморфных кремнеземов, обогащенных OH-группами, с наполнителями и продуктами их высокотемпературных превращений, твердофазных реакций и структурных изменений в ОСК [2]. Литература: [1] Чуппина С.В. Современное состояние материаловедения ОСК //Физ. и хим. стекла. 2006. Т. 32. № 2. С. 339–351. [2] Чуппина С.В., Жабрев В.А. Химические реакции при отверждении органосиликатных композиций и старении органосиликатных покрытий // Физ. и хим. стекла. 2008. Т. 34. № 1. С. 104–115. ^ Шведов А.С.1, Песчанская Н.Н.2, Шпейзман В.В.2, Якушев П.Н.2, Лакеев С.Г.1, Тимашёв С.Ф.1, Смолянский А.С.1 (1) ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», г. Москва (2) ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург Развитие современных методов получения нано- и микроструктурированных материалов, микромеханических устройств и сенсоров сдерживается из-за отсутствия средств метрологической аттестации и неразрушающего контроля сверхмалых перемещений твёрдых тел. Одним из перспективных подходов к решению проблемы регистрации нано- и микродеформаций различных материалов следует считать разработку и создание лазерного измерителя скорости ползучести (ЛИСП) в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, оптическая схема которого собрана по принципу интерферометра Майкельсона. Одно из зеркал ЛИСП жёстко связано с подвижным захватом и отслеживает деформацию образца. Интерферограмма ползучести представляет собой последовательные биения, каждое из которых соответствует приращению деформации на 0,3 мкм. Скорость относительной деформации определяется по формуле:  где λ=0,63 мкм – длина волны лазера, ν – частота биений, регистрируемая на интерферограмме, l0 – начальная длина образца. Рассматриваемый способ записи позволяет с погрешностью до 1-5% измерять скорость деформации при её приращениях до 0,3 мкм, т.е. изучать кинетические закономерности деформации на микро- и наноуровнях. В настоящей работе рассмотрены результаты выполнения комплекса проектно-конструкторских, сборочно-монтажных и пуско-наладочных работ, направленных на автоматизацию ЛИСП. Автоматизация испытательной установки позволяет улучшить управление деформационными испытаниями, обеспечить возможность принятия решений в реальном масштабе времени, автоматизировать процесс сбора данных, расширить возможности деформационных экспериментов, сократить длительность деформационных испытаний. Кроме того, появляется возможность дальнейшего хранения и обработки полученной экспериментальной информации, в частности, методами фликкер-шумовой спектроскопии. Автоматизированная система сбора данных включает в себя устройство для сбора данных (УСД), действующее на основе платы сбора аналоговых данных PCI-1713AE (производство фирмы Advantage), которое позволяет осуществлять до 105 замеров в секунду, и передавать цифровые данные в компьютер. Для управления работой УСД разработано специальное программно-математическое обеспечение. Программа создана с использованием технологии Microsoft .NET и написана на языке высокого уровня C#. Обсуждаются результаты деформационных испытаний твёрдых тел, полученных с помощью автоматизированного измерительного комплекса. Настоящее исследование проведено в рамках работ по государственному контракту от «04» августа 2008 г. № 02.513.12.0038. ^ 1-x(AlN)x. Гаджиев А.А., Сафаралиев Г.К., Билалов Б.А., Кардашова Г.Д., Курбанов М.К.* Дагестанский государственный технический университет 367015, г. Махачкала, пр.И.Шамиля 70, [email protected] *Дагестанский государственный университет 367025, г. Махачкала, ул. Гаджиева 43а Карбид кремния (SiC) и нитрид алюминия (AlN) образуют неограниченные псевдобинарные твердые растворы (SiC)1-x(AlN)x (ТР) с шириной запрещенной зоны от 2,8 до 5,8эВ и в диапазоне составов 0,5<�х<1 обладают прямозонной структурой. Как SiC и AlN, ТР устойчивы к воздействию высокой температуры, радиации и перспективны для создания приборов, работающих в экстремальных условиях. Исследовано влияние плотности мощности разрядного тока и энергии осаждающихся атомов на процесс формирования слоев (SiC)1-x(AlN)x (ТР) толщиной (0,05÷2мкм) на подложках SiC и Al2O3 при магнетронном распылении на постоянном токе составной поликристаллической мишени SiC ионами аргона и азота, дополнительно активированных в приповерхностной области подложки высокочастотным разрядом. Использование составных мишеней позволяет дозировать состав распыляемых атомов, а, следовательно, и концентрацию атомов Si, C, Al в слое путем изменения покрытой алюминием площади поверхности мишени (SAl/SSiC). Концентрация атомов азота в синтезируемых пленках регулировалась изменением соотношения РN/Pобщ. Осаждение пленок ТР производили со средней скоростью 0,1-0,15 нм/с при напряжении разряда 600÷1200В, плотности разрядного тока 1÷5мА\см2, давлении смеси газов Ar и N2 0,6÷1·10-3 мм.рт.ст., температуре подложки 1300-1600К. Исследования показали, что пленки, выращенные при Tп ~ 800К имеют амрофную структуру. При T ~ 1000К в пленке начинают образовываться микрокристаллиты с размерами до 0,2 мкм, а при T ~ 1300К на поверхности пленки появляются шестигранные фигуры роста субмикронных размеров, свидетельствующие о формировании эпитаксиального слоя (ЭС). Влияние на морфологию поверхности ЭС оказывает и расположение подложки по отношению к мишени. За пределами зоны термализации наблюдается неравномерное зарастание поверхности роста, хотя и четко прослеживается реализация послойного механизма формирования эпитаксиального слоя. Рост слоев с совершенной структурой наблюдается при расположении подложки в зоне термализации. Анализ морфологии поверхности ЭС ТР, полученного при 1250К, при расположении подложки в зоне термализации и удельной мощности разряда 2,0 Вт/см2 показывает наличие дислокаций, возникших вдоль царапин, образующихся при механической полировке подложек. На подложках SiC, подвергнутых химическому травлению в KOH, подобные дефекты не наблюдаются. Были получены пленки как n-, так и р-типа проводимости, зависящий от соотношений как от РN/Pобщ, так и SAl/SSiC. При малом значении РN/Pобщ или большом значении SAl/SSiC концентрация Al в пленках ТР (акцептора) превышает концентрацию N (донора), что вызывает в них дырочную проводимость. Увеличение РN/Pобщ приводит к уменьшению свободного Al за счет образования комплексов Al-N, которые переходя из газовой фазы в пленку, увеличивает в ней концентрацию AlN. При росте соотношения РN/Pобщ происходит перекомпенсация алюминия азотом, при этом пленки приобретают электронную проводимость. Таким образом, варьируя параметрами соотношений РN/Pобщ и SAl/SSiC можно эффективно управлять не только составом растущего слоя ТР, но и процессом их легирования донорными и акцепторными примесями. ^ Л.Н. Панкратова1, И.Ю. Щапин2, Е.В. Саенко1, Д.А. Полянина1 1 Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, лаборатория радиационной химии, Воробьевы горы, 119899, Москва 2 Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН, лаборатория химии углеводородов, Ленинский проспект 29, 119991 Москва Исследованы радиационно-химические превращения в силоксановых блок-сополимерах (БСП) общей формулы: {(СH3)2SiO}m{[C6H5SiO1,5]a•[C6H5SiO(OH)]1-a}n c соотношением полидиметилсилоксановых (ПДМС) и полифенилсилсесквиоксановых блоков m:n =20:5 и 20:10, содержащие примесь октаметилциклотетрасилоксана (Д4) 7,5 и 2,5 мол %, соответственно. Облучение проводили γ-лучами в интервале 10-70 кГр, измеряли изменения структурных, теплофизических и реологических характеристик БСП. Облучение силоксановых БСП, содержащих Д4, γ- и рентгеновским излучениями при дозах, меньших 30 кГр, приводит к образованию гель-фракции, в основном в результате пришивания Д4 к цепям БСП. При дозах более 50 кГр, т.е. в условиях, при которых Д4 полностью израсходовано, гель фракция образуется в результате внутри и межмолекулярных сшивок >Si-CH2-CH2-Si< цепей БСП. Повышение динамической вязкости при дозах вплоть до 70 кГр служит одним из аргументов в пользу преимущественного образования таких сшивок. Наиболее убедительные доказательства радикально-рекомбинационного механизма образования сшивок как основного процесса, приводящего к образованию гель фракции при дозах до 30 кГр, получены методами ЭПР и ИК. После облучения малыми дозами рентгеновского излучения при 77 К при той же температуре регистрировали спектры ЭПР радикальных продуктов радиолиза БСП и мономеров в массе и в растворенном во фреонах виде. Первоначально при разрыве Si-C связи катион-радикала БСП образуются СН3• радикалы, которые отрывают атомы водорода от метильных групп БСП с образованием ≡Si-CH2• радикалов (анизотропный спектр ЭПР). Катион-радикал Д4 раскрывается в открытоцепочечную структуру, на одном конце которой формируется =+Si-CH2• радикальный центр (изотропный спектр ЭПР – триплет с a(2H) = 2,0 мТл), а на другом Si-OH связь (в спектрах ИК гель-фракций появляется очень интенсивная полоса поглощения в области 3200-3400 см-1, относящаяся к νas колебаниям ассоциированных ОН-групп). Сшивание фрагментов БСП и молекул Д4 протекает в результате рекомбинации радикальных частиц ≡Si-CH2• БСП и =+Si-CH2• катион-радикалов Д4. В процессе γ-облучения силоксановых БСП наблюдается полное расходование Д4. Количество гель-фракции с дозой увеличивается по мере расходования Д4 и выходит на плато при дозах ~10 кГр. В тех же интервалах доз температура кристаллизации снижается с -80 до -100 оС, также снижается теплота кристаллизации, изменяется интенсивность рефлекса от ПДМС-фазы БСП. При облучении дозами до 50 кГр динамическая вязкость увеличивается в 3-5 раз. Совокупность всех данных, полученных разными методами, согласуются с предлагаемой общей схемой радиационно-химических превращений в системе БСП + Д4, учитывающей прямое действие ионизирующего излучения на цепи БСП и косвенное – на молекулы Д4. ^ Конова Е.М., Хатипов С.А. ФГУП "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" 105064 Россия, г. Москва, ул. Воронцово поле, 10, [email protected] В реальных условиях эксплуатации в качестве антифрикционного и уплотнительного материала ПТФЭ подвергается воздействию циклических нагрузок. В связи с этим исследование деформационных свойств материала при циклическом нагружении/разгрузки представляет практический интерес и позволяет оценить его рабочий ресурс. В настоящей работе такое исследование проведено для исходного и радиационно-модифицированного в расплаве ПТФЭ. О
бъектами исследования являлись пластины промышленного фторопласта-4 толщиной 2 – 5 мм. Радиационную обработку проводили -квантами 60Со. На рис. 1 представлены деформационные кривые для исходной и облученной пластин для 5 циклов нагружения/разгрузки. Из рис. 1 видно, что деформационные кривые для исходного полимера имеют вид восходящей спирали. После достижения максимальной деформации в процессе первого цикла нагружения и снижения нагрузки до минимального значения первоначальный размер образца не восстанавливается, то есть возникает неупругая (или медленно-обратимая) пластическая деформация. Каждый последующий цикл нагружения-разгрузки приводит к нарастанию общей деформации и ее необратимой части. Доля обратимой деформации в общей составляет около 25%. Поведение облученной пластины при циклической нагрузке существенно изменяется: значительно снижается общая величина деформации и ее необратимая часть. Обратимая деформация мало зависит от числа циклов, а ее доля в общей деформации увеличивается до 72%. Проведено исследование зависимости деформационных кривых и скорости ползучести исходного и модифицированного ПТФЭ от величины максимальной нагрузки в цикле (4, 8, 12, 14 МПа), числа циклов, величины поглощенной дозы модификации (10, 20, 40, 80 и 100 Мрад). Полученные результаты положены в основу метода оценки эффективности радиационного модифицирования ПТФЭ, а также оптимизации его условий. ^ Хатипов С.А. ФГУП "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" 105064 Россия, г. Москва, ул. Воронцово поле, 10 [email protected] В настоящей работе дан обзор современного состояния исследований по структурному модифицированию ПТФЭ и его композиций в области температур выше точки плавления кристаллической фазы с использованием проникающего ионизирующего излучения, обсуждаются прикладные аспекты применения радиационной технологии для создания материалов нового поколения на основе ПТФЭ. Основное внимание уделено результатам, полученным в последние годы в НИФХИ им. Л.Я. Карпова на базе опытно-промышленной гамма-установки 60Со. Представлены данные по исследованию влияния условий радиационной обработки (температуры, поглощенной дозы, состава среды) на спектральные, физико-механические, теплофизические, трибологические и структурные характеристики ПТФЭ. Проведен анализ влияния особенностей морфологии исходных образцов ПТФЭ на свойства радиационных модификаций. Получены и исследованы радиационные модификации широкого номенклатурного ряда: стержни, диски, втулки, пленка и лента, изготавливаемые с применением различных промышленных технологий (экструзия, холодное прессование, строжка, вытяжка). Результаты испытаний характеризуют модификации ПТФЭ как материал с уникальным набором свойств, сочетающим преимущества исходного полимера (низкий коэффициент трения, высокие термо-, хемо- и биостойкость, антиадгезионные и диэлектрические свойства) и высокие механические и триботехнические характеристики, приданные путем радиационной обработки. Износостойкость радиационных модификаций ПТФЭ оказывается на четыре порядка выше, чем у исходного полимера, и на порядок выше, по сравнению с композициями на его основе. Приводятся данные по исследованию химической, тепловой и коррозионной стойкости новых материалов. Отсутствие объемного наполнителя (модификатора) с одной стороны и невысокая концентрация модифицирующих групп, созданных излучением, с другой стороны обеспечивают сохранение перечисленных характеристик на уровне исходного полимера. Представленные данные указывают на перспективность применения радиационно-химической технологии получения новых модификаций ПТФЭ, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками и преимуществами по сравнению с композиционными материалами, для применения в качестве изделий антифрикционного и уплотнительного назначения в различных отраслях промышленности. 1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 07-03-00516). 2 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (коды проектов № 07-03-00516-а и № 07-07-00120-а) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям