Page 1

1

Секция «Фундаментальное материаловедение и наноматериалы»

2

Мембранные катализаторы Pt/анодный-Al

2

O

3

Азиев Р.В., Петухов Д.И.

студент 1 курса, студент 5 курса

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

ruslan-aziev@mail.ru

В настоящее время внимание многих ученых привлечено к исследованию мембран.

Это связано с уникальными свойствами мембран селективно отделять одни вещества от

других без значительных энергетических затрат. Мембранные методы разделения

жидких и газообразных сред уже сегодня заняли прочное место в арсенале

промышленных технологических процессов. Но особенно интересны с точки зрения

химиков мембраны, способные не только избирательно пропускать те или иные

вещества, но и избирательно ускорять определенные химические процессы, то есть,

одновременно служить и катализаторами. В связи с этим, важной задачей становится

подбор материалов обладающих оптимальными свойствами для использования в

качестве мембран-носителей для катализаторов – высокая газопроницаемость, низкая

извилистость пор и возможность варьировать их диаметр, а также толщину мембраны.

Возможным вариантом искомого материала могут служить пленки на основе оксида

алюминия, полученные анодным окислением и обладающие упорядоченной пористой

структурой. Варьируя параметры анодирования, возможно получать пленки с

необходимыми толщиной и диаметром пор. Кроме того, такие свойства пленок, как

наличие цилиндрических пор, высокие термическая и химическая стабильности

позволяют говорить о перспективности их использования в качестве носителей для

мембранных катализаторов.

В работе были синтезированы мембраны анодного оксида алюминия методом

двухстадийного окисления металлического алюминия в 0,3 М растворе (COOH)

2

при

постоянном напряжении 40 В. Удаления барьерного слоя проводили в 5%-ном растворе

H

3

PO

4

.при температуре 60

o

C. Также в рамках данной работы были синтезированы

мембранные катализаторы Pt/анодный Al

2

O

3

методом пропитки нагретой до 120

o

C

мембраны анодного оксида 0,025 М раствором H

2

PtCl

6

с последующим восстановлением

в атмосфере водорода при 300

o

C в течение часа.

Методом растровой электронной микроскопии установлено, что средний диаметр

пор анодного оксида алюминия составляет 40 нм. Данные измерения газопроницаемости

мембран на основе анодного оксида алюминия по индивидуальным газам (CO

2

, Ar, N

2

,

O

2

, He) свидетельствуют о том, что основным механизмом проникновения газа через

мембрану является кнудсеновская диффузия. Кроме того, измерения показали, что

газопроницаемость мембран анодного Al

2

O

3

после нанесения платинового катализатора

заметно снижается, что является следствием частичного заполнения пор мембраны

веществом катализатора. Также было выполнено измерение каталитической активности

полученного мембранного катализатора на модельной реакции гидрирования пропилена.

Полученные результаты позволяют утверждать, что при температурах выше 80

o

C

происходит полная конверсия пропилена в пропан.

3

Новый одностадийный метод синтеза гидрозолей серебра для функциональной

микропечати проводящих дорожек

Алешин Г.Ю.

Студент 1го курса

Факультет Наук о Материалах МГУ им. М.В. Ломоносова

E-mail: glebkms@gmail.com

Использование микропечати является бурно развивающимся современным методом

формирования различных устройств гибкой электроники, имеющим близкие

перспективы промышленного применения. К одной из основных проблем, связанных с

развитием технологии микропечати, относится разработка фундаментальных подходов к

технологиям получения расходных материалов («чернил») с необходимыми

функциональными

свойствами,

а

также

тщательный

физико-химический,

морфологический, реологический и метрологический анализ полученных суспензий и

стабильности. Эта проблема во многом сводится к синтезу и химической модификации

разнообразных наночастиц с заданными химическим и фазовым составом и

морфологией, а также к изучению поведения таких частиц в исходном растворе и при

удалении растворителя из ограниченного объема микрокапли.

В ходе данной работы был предложен новый метод получения золей наночастиц

серебра с использованием нитрата серебра как прекурсора, и полиэтиленимина (ПЭИ)

как восстановителя и стабилизатора дисперсной системы. Преимущества разработанной

методики заключается в том, что она позволяет получать высокостабильные гидрозоли

серебра с управляемым размером частиц всего в одну стадию. Размер частиц в

суспензиях может составлять от 5 нм до 2,5 мкм и зависит в первую очередь от

концентрации прекурсора при фиксированной температуре 90°С и концентрации

полиэтиленимина 0.1 масс. % (см. Таблицу 1, столбцы 1, 2).

Методом лазерной доплерометрии в электрофоретической ячейке были определены

δ-потенциалы при различных значениях pH. Было показано, что в связи с

протонированием оболочки из ПЭИ δ-потенциал возрастает при уменьшении pH вплоть

до 3. На основании этих результатов было принято решение оптимизировать методику

синтеза добавлением азотной кислоты к раствору прекурсора до pH 3. Полученные при

помощи оптимизированной методики гидрозоли характеризовались размерами частиц от

5 до 500 нм и отличались более долговременной стабильностью (см. Таблицу 1, столбцы

3, 4).

Агрегативную устойчивость и размеры частиц определяли методами динамического

светорассеяния и просвечивающей электронной микроскопии. Оптические свойства

суспензий изучали методом спектроскопии поглощения в УФ-видимой области. Золи с

размерами частиц 5 – 7 нм в области 405 нм проявляли пик резонансного поглощения,

связанный с возбуждением поверхностных плазмонов. Полученные данные хорошо

согласуются с литературными данными для серебряных гидрозолей, синтезированных

другими методами. Методом ИК-спектроскопии полного внутреннего отражения был

проведен анализ состояния поверхностных групп.

Таблица 1. Зависимость размера частиц от концентрации прекурсора.

Без азотной кислоты (pH 7 – 8)

В присутствии азотной кислоты (pH 3)

Концентрация

AgNO

3

, моль/л

Размер частиц, нм

Концентрация

AgNO

3

, моль/л

Размер частиц, нм

0,1

2500

0,1

500

0,05

600

0,05

280

0,01

5

0,01

5

0,005

33

0,005

68

4

Химические методы синтеза фосфооливина LiFePO

4

Астафьева К.И.

Студентка I года магистратуры

Московский Государственный университет им. М.В. Ломоносова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

a_ksen@mail.ru

В последнее время фосфаты состава LiMPO

4

(M = Fe, Mn, Co и Ni) со структурой

оливина представляют существенный интерес в качестве активного материала для

использования в перезаряжаемых литий-ионных батареях. Из них наибольший интерес

представляет LiFePO

4

благодаря достаточно высокой емкости, низкой стоимости

реагентов, их экологической безопасности.

Для LiFePO

4

потенциал разряда составляет около 3,4 В относительно Li/Li

+

. Его

теоретическая емкость равна 170 мАч/г, что выше достигаемой емкости ныне

используемого LiCoO

2

. Кроме того, он обладает наилучшими электрохимической,

структурной и термической стабильностями среди соединений семейства LiMPO

4

.

Однако существенным

недостатком

этой

фазы является ее

низкая

электропроводность, из-за чего кинетика диффузии ионов лития через границу раздела

LiFePO

4

/FePO

4

затруднена. Для решения этой проблемы существуют два подхода:

- электронную проводимость повышают либо покрывая частицы оливина

электропроводящим слоем металла или углерода, либо допируя LiFePO

4

другими

катионами (замещение железа на медь, цирконий и т.п.);

- сокращают диффузионные пути для лития минимизированием размера частиц

LiFePO

4

за счет использования химических методов синтеза.

Поэтому целью нашей работы стала разработка химических методов получения

субмикронных порошков фосфооливина и композита LiFePO

4

/углерод.

При криохимическом методе синтеза и синтезе с использованием приема пиролиза

аэрозоля фосфат лития-железа LiFePO

4

образуется из кислого раствора прекурсоров (рН

≈ 3,5), который готовили, растворяя карбонильное железо в рассчитанном количестве

азотной кислоты, добавляя затем в полученный раствор аскорбиновую кислоту (для

стабилизации железа в двухвалентном состоянии) и стехиометрические количества

карбоната лития и дигидрофосфата аммония. Аскорбиновая кислота в результате

термического разложения прекурсоров в инертной атмосфере пиролизовалась с

образованием аморфного углерода.

Напротив, при гидротермально-микроволновом синтезе, помимо природы

компонентов смеси прекурсоров (изучены LiNO

3

, Li

2

CO

3

, LiOH, Fe(NO

3

)

3

, аскорбат

железа, соль Мора, NH

4

H

2

PO

4

) и их соотношения (от 1:1:1 до 3:1:1), на образование

однофазного LiFePO

4

влияет величина рН раствора. Однофазный продукт образуется

лишь из растворов с близкой к нейтральной величине рН.

Фосфооливин железа химическим соосаждением получали в две стадии. На первой

стадии был синтезирован аморфный фосфат железа FePO

4

соосаждением из

эквимолярных растворов (NH

4

)

2

Fe(SO

4

)

2

•6H

2

O и NH

4

H

2

PO

4

, с использованием в качестве

окислителя концентрированной перекиси водорода. На второй стадии проводили

химическое литирование FePO

4

, используя в качестве восстановителя йодид лития или

смесь карбоната лития и щавелевой кислоты.

Образцы были охарактеризованы с использованием методов РФА, СЭМ, БЭТ и ТГА.

Полученные всеми методами однофазные порошки LiFePO

4

характеризуются размером

частиц от 60 нм до одного микрона и удельной площадью поверхности от 10 до 90 м

2

/г.

Также было исследовано электрохимическое поведение образцов. Наилучшими

характеристиками обладают образцы, полученные методом соосаждения, емкость

которых составляет порядка 70 мАч/г при плотности тока 20 мА/г.

5

Влияние минеральных наполнителей на свойства политетрафторэтилена

Афанасьева Е.С., Григорьева В.П.

Студенты

Якутский государственный университет имени М.К. Аммосова,

Биолого-географический факультет, Якутск, Россия

4uka-87@mail.ru

Целью работы было исследование влияния минеральных наполнителей -

вермикулита и серпентинита месторождений Республики Саха на свойства

политетрафторэтилена (ПТФЭ).

Физико-механические характеристики образцов композитов определяли по ГОСТ

11262-80 на разрывной машине «UTS-2». Триботехничекие характеристики определяли

при испытаниях по общепринятым методикам (ГОСТ 11629-75) на серийной машине

трения СМЦ-2. Механическое активирование наполнителей проводили в планетарных

мельницах АГО-2 (скорость вращения барабанов V= 3000 об/мин.) и «Пульверизетте 5»

(скорость вращения барабанов V=300 об/мин.) в течение 2 минут. Оценка дисперсности

наполнителей до и после активации проведена с использованием микроскопа Olympus

BH2, структурные исследования композитов – методом АСМ на сканирующем зондовом

микроскопе NTEGRA Prima. Результаты исследований (см. табл.) показывают

перспективность использования минеральных наполнителей в качестве наполнителей

ПТФЭ. Дисперсность наполнителей до активации составляла в среднем около 50 мкм,

после активации от 0,6 до 15 мкм. Наиболее оптимальный комплекс свойств композитов

достигнут в результате активации наполнителей в «Пульверизетте-5».

Физико-механические и триботехнические характеристики ПТФЭ

Композит

Время

активаци

и, мин

Прочность при

разрыве

∆σ

р

, МПа

Отн. Удл.

при разрыве

∆ε

р

, %

Модуль

упругости при

разрыве, Е, МПа

Массовый

Износ

m, мг

Коэфф.

трения

f

ПТФЭ

-

21,3

351,4

479

375

0,04-0,2

ПТФЭ + 2 мас.%

вермик

-

17,2

328,3

538

31,40

0,11

2

16,6

365,8

702

22,4

0,14

ПТФЭ + 5 мас.%

вермик.

-

11,3

129,5

650

9,11

0,13

2

14,1

289,3

667

4,30

0,21

ПТФЭ + 2 мас.%

серпент.

-

16,5

317,5

-

1,5

0,2

2

20,3

320,1

630

2,5

0,18

ПТФЭ + 5 мас.%

серпент.

-

14,5

207,2

-

0,03

0,2

2

17,4

219,1

669

0,4

0,16

Исследование

микроструктуры

методом АСМ поверхности трения

композитов показывает образование

слоя наполнителя на поверхности

образцов. Для получения фазового

изображения поверхности трения

(рис.)

был использован

метод

модуляции силы. Светлые области

соответствуют

более

высоким

амплитудам колебаний кантилевера,

т.е. областям с более высокой

твердостью (наполнителю).

Очевидно, в процессе трения, в результате трибохимических реакций, активные

частицы наполнителя локализуются на поверхностях трения. Этот слой выполняет роль

защитного экрана, предохраняющего материал от изнашивания.

а

б

Рис. 1. Фазовые изображения ПТФЭ, содержащего (а) 5

мас. % вермикулита, и (б) и 5 мас. % серпентинита

(50х50 мкм).

6

Исследование вискеров на основе оксидов ванадия как перспективных

катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

1

Балахонов С.В.

2

Магистрант 1 г/о

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

balakhonov@inorg.chem.msu.ru

Современное развитие молекулярной наноэлектроники проявляет тенденцию к

уменьшению габаритов цифровых микроустройств, основным препятствием чему

является сложность уменьшения размеров источников питания, без ухудшения при этом

их электрохимических свойств. Решение проблемы следует искать в использовании

«мертвых» объемов приборов. Обладая превосходными электрохимическими

характеристиками, пленочные электроды нового поколения на основе V

2

O

5

способны

заполнять «мертвые» пространства устройств за счет своих компактных размеров.

Цель настоящей работы − разработка методики синтеза вискеров на основе оксидов

ванадия гидротермальным (ГТ) и гидротермально-микроволновым (ГТ-МВ) методами, а

также исследование их физико-химических свойств.

В качестве прекурсора использовали ксерогели V

2

O

5

•nH

2

O и Ba

x

V

2

O

5

•nH

2

O (x≈0.25),

которые далее подвергали ГТ обработке в автоклаве при температурах 200−250ºС в

течение 10−48 часов и ГТ-МВ обработке при давлении 10 атм. в течение 30 мин.

Методами сканирующей (СЭМ) и просвечивающей (ПЭМ) электронной

микроскопии установлено, что вискеры, синтезированные ГТ методом, представляли

собой волокна с толщиной 5100 нм и длиной 3−4 мм (аспектное отношение

достигало 40000/1). Вискеры, полученные ГТ-МВ методом, обладали меньшей длиной и

более узким распределением по ширине кристаллов, что связано с особенностями

микроволнового воздействия на реакционную смесь.

По данным РСМА установлен состав вискеров. Метод РФЭС показал, что в

незамещенном образце H-вискеров присутствует ванадий только со степенью окисления

5+, однако наличие катионов Ba

2+

в структуре прекурсора приводит к частичному

восстановлению до формы V

4+

.

Положения пиков на рентгенограммах вискеров, синтезированных ГТ методом,

свидетельствует о том, что структура этих соединений различна.

Исследована термическая стабильность полученных образцов. Согласно данным

ТГА и РФА установлено, что вплоть до температуры 280°С происходит трансформация

структуры вискеров с потерей кристаллизационной воды, после чего образуется фаза

V

2

O

5

.

Характер зависимостей электросопротивления образцов Ba-замещенных и H-

вискеров от температуры, а также данные УФ-видимой спектроскопии, свидетельствуют

о том, что эти кристаллы являются примесными полупроводниками.

Методами гальваностатического циклирования и вольтамперометрии исследованы

электрохимические свойства Ba-замещенных вискеров. Основным преимуществом

данного объекта можно назвать стабильность при циклировании высокой величины

разрядной емкости (140 мАч/г).

Таким

образом,

синтезированные

вискеры

являются

перспективным

электрохимическим материалом, который может быть использован в качестве катода в

литий-ионных аккумуляторах нового поколения.

1

Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных

Исследований (грант № 07-03-00654-а).

2

Научный руководитель: д.х.н., проф. Чурагулов Б.Р.

7

Наноразмерные низкопроцентные катализаторы окисления

Бекмырза К.Ж.

Докторант PhD специальности Физика

Мусабек Д.

Студент естественно-технического факультета

Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева, Астана, Казахстан

kbtr@mail.ru

Одним из путей получения каталитических систем, обладающих высокой

эффективностью за счет формированием наноразмерных частиц инкапсулированных в

полимерную матрицу, рассматривается их закрепление на поверхности неорганических

носителей.

Целью исследований являляется определение условий оптимальной адсорбции

водорастворимых полимеров на неорганических носителях и введение солей железа и

меди в систему для получения наноразмерных частиц металлов, закрепленных на

твердой поверхности.

Описание поверхностных взаимодействий в неоднородных поверхностных

молекулярных структурах представляет собой сложную задачу из-за необходимости

учета динамики движения взаимодействующих молекул и их статистики, определяющей

зависимость скорости процесса от степени покрытия. Применение методов

компьютерного моделирования позволяет существенно дополнить экспериментальные

данные об условиях образования молекулярных кластеров и влиянии их параметров.

Квантово-химические расчеты являются в настоящее время одним из наиболее

важных инструментов физико-химических исследований. Более того, учитывая

продолжающееся бурное развитие вычислительной техники, можно сказать, что это

направление является магистральным [1,2].

В основе современной квантовой химии лежит уравнение Шредингера для

стационарных состояний.

Анализ геометрии и межатомных расстояний в цепочке полимера ПЭГ

Рассчитанные геометрические параметры полимера

Параметр (в А и град.)

ММ

AM1

PM3

PM5

С-С

С-Н

С-О

С-С-С

Н-С-Н

1.537

1.116

1.404

112.05

107.16

1.514

1.122

1.419

111.36

106.8

1.52

1.109

1.409

111.25

106.5

1.526

1.1

1.401

111.26

106.34

Молекулярная механика удовлетворительно рассчитывает геометрию исследуемых

структур. Межатомные расстояния в рассчитанных структурах совпадают с табличными

значениями.

Межатомное расстояние между кислородом полимера и цинком равно 1.670, между

кислородом оксида и цинком равно 2.04.

Методами молекулярной механики смоделировано взаимодействие ZnO с

полимером. При наложении полимера на оксид, основное взаимодействие происходит

между атомами цинка с кислородом из структуры полимера. При этом структура

полимера значительно меняется. Полимер на поверхности оксида принимает

спиралевидную форму.

Литература

1 Bertrand P., Jonas A., Laschewsky A., Legras R. (2000) Ultrathin polymer coatings

by complexation of polyelectrolytes at interfaces: suitable materials, structure and

properties // Macromol. Rapid Commun. - V.21.- P.1-30.

2 Zhao B., Brittain W.J. (2000) Polymer brushes: surface-immobilized macromolecules

// Prog. Polym. Sci. - V.25. - P.677-710.

8

Область существования, структура и проводимость BIGEVOX

1

Белозерцева И.Ю.

2

Студент химического факультета

Уральский государственный университет имени А.М. Горького, Екатеринбург,

Россия

lohmataya@e1.ru

Висмутсодержащие

составы,

принадлежащие

к

семейству

слоистых

перовскитоподобных

соединений

(ВСПС),

обладают

сверхпроводящими

характеристиками и сохраняют эти свойства в широком интервале температур. Твердые

растворы на основе ванадата висмута являются перспективными материалами для

газоразрядных мембран, кислородных сенсоров и топливных элементов.

Работа посвящена исследованию границ области существования, структуры и

транспортных

характеристик

твердых

растворов

Bi

4

V

2–x

Ge

x

O

11–0.5x.

Образцы

синтезированы по стандартной керамической технологии. С помощью РФА установлены

области существования модификаций и последовательность фазообразования. На

начальном этапе синтеза (600°C) остаются исходные оксиды, содержание которых

постепенно уменьшается, что согласуется с литературными данными о температурных

интервалах существования исследуемых модификаций. Рефлексы, относящиеся к

Bi

4

V

2

O

11

, видны уже при 700ºС, при этом образуется смесь различных модификаций

BIMEVOX. Показано, что при любой концентрации допантов (х=0.025; 0.05…0,2)

конечным продуктом является твердый раствор на основе Bi

4

V

2

O

11

, кристаллизующийся

в моноклинной α-модификации.

Электропроводность BIGEVOX исследована методом импедансной спектроскопии

(импедансметры Elins Z-350 и Z-2000) и на фиксированной частоте 1 КГц в интервале

температур 800 – 300°C в режиме охлаждения. Форма годографов меняется при

изменении температуры. При относительно низких температурах на годографе виден

небольшой полукруг, отвечающий сопротивлению границ зерен, переходящий в линию,

являющуюся началом следующего, большого полукруга. Этот деформированный

полукруг виден только при относительно высоких температурах; он состоит, в свою

очередь, из нескольких полуокружностей и отвечает электродным процессам. При

повышении температуры высокочастотный полукруг исчезает, поэтому разделить

объемную и зернограничную составляющую импеданса при высоких температурах не

удается. По данным импедансной спектроскопии построены температурные

зависимости общей проводимости твердых растворов, для чего использовали значения

объемного сопротивления, т.е. сумму объемного и зернограничного импеданса.

Отмечены особенности температурных зависимостей электропроводности для составов

с различным содержанием допанта. Методом импедансной спектроскопии показано

также, что для исследованных образцов нет зависимости сопротивления от частоты в

области 1КГц, и кривые практически совпали. Это позволило выполнять измерения

проводимости на фиксированной частоте.

Установлено, что максимальной проводимостью среди исследованных твердых

оксидов обладает система с содержанием допанта х = 0,125, что хорошо коррелирует с

исследованиями твердых растворов BIMEVOX с другими допантами.

1

Тезисы доклады основаны на материалах исследований, проведенных в рамках гранта Российского

Фонда Фундаментальных Исследований (№ проекта 07-03-00446)

2

Автор выражает признательность аспиранту Морозовой М.В. за помощь в проведении эксперимента.

9

Исследование оптических свойств наноразмерных пленок триоксида

вольфрама при термическом воздействии

1

Бин С.В.

аспирант

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет», г. Кемерово, Россия

epsur@kemsu.ru

Плѐнки триоксида вольфрама являются основой разрабатываемых систем

отображения информации (электрохромных и фотохромных дисплеев), термодатчиков,

электрохромных зеркал (устройств, позволяющих управлять коэффициентом

отражения).

В настоящей работе представлены результаты исследований природы и

закономерности процессов происходящих в пленках WO

3

при тепловом воздействии.

Образцы для исследований получали методом термического испарения в вакууме

(2 10

-3

Па). В качестве подложек использовались стеклянные пластины. Тепловую

обработку образцов осуществляли в муфельной печи «Тулячка-3П» в интервале

температур 673 - 873 К в течение 1–90 минут. Спектры поглощения и отражения пленок

WO

3

(толщиной 8 - 85 нм) до и после термической обработки регистрировали на

спектрофотометре «Shimadzu UV-1700».

Обнаружено, что спектры поглощения и отражения зависят от толщины пленок

WO

3

. Край полосы поглощения пленок WO

3

оценивали по формулам [1], используя

спектры поглощения

и отражения образцов, подвергнутых предварительной

термической обработке. Установлено, что край полосы поглощения слоев WO

3

находится при λ = 320нм. В процессе термообработки при заданных температурах

оптические свойства пленок WO

3

претерпевают значительные изменения. При тепловом

воздействии в интервале температур 673 - 873 К наблюдается уменьшение оптической

плотности в диапазоне λ = 300 - 350 нм (что приводит к смещению края полосы

поглощения слоев WO

3

в коротковолновую область λ 330 нм) и увеличение

оптической плотности в диапазоне λ = 350 - 1100 нм. При этом в области λ = 400 -420

нм формируется максимум поглощения. По мере увеличения температуры и времени

термообработки, а также толщины пленок WO

3

наблюдается возрастание максимума

поглощения в интервале λ = 400 -420 нм. Необходимо отметить, что при увеличении

толщины исследуемых объектов и температуры воздействия (до 873 K) происходит

смещение края полосы поглощения в длинноволновую область спектра λ > 330 нм. В

целом при одинаковой исходной толщине пленок WO

3

с увеличением температуры

термообработки имеет место более быстрое возрастание эффектов изменения

оптической плотности.

Используя результаты измерений спектров поглощения пленок WO

3

разной

толщины до и после термической обработки образцов, были рассчитаны и построены

кинетические зависимости степени превращения α= ( ) и выявлена их зависимость от

толщины пленок и температуры воздействия. Установлено что по мере увеличения

времени термообработки степень превращения пленок WO

3

возрастает. По мере

уменьшения толщины пленок WO

3

(при постоянном времени термовоздействия) степень

превращения в исследованном интервале температур возрастает. Увеличение

температуры термообработки (при постоянной толщине пленок WO

3

) приводит к

возрастанию скорости термического превращения.

Литература

1. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. М.: Мир, 1973. 456 с.

1

Работа поддержана грантом Президента РФ для ведущих научных школ ВНШ – 00-15-97368.

10

Создание тонкопленочного композитаc повышенной токонесущей

способностью на основе YBa

2

Cu

3

O

7-δ

и наноструктурированных включений

Бойцова О.В.

аспирантка

Факультет наук о материалах

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия

boytsova@inorg.chem.msu.ru

Химические методы осаждения активно применяются в современной технологии

нанесения покрытий высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). В данной работе

представлены новые возможности активно развивающегося химического метода -

осаждения из паровой фазы (Metal-organic chemical vapor deposition = MOCVD). Для

решения задач

по

усилению

токонесущей

способности

сверхпроводящего

длинномерного материала были проведены серии экспериментов, основанных на

внедрении искусственных центров пининга в толщу сверхпроводника.

В качестве матрицы композитных пленок использовалось соединение YBa

2

Cu

3

O

7-δ

,

которое является наиболее перспективным материалом токонесущего слоя в

длинномерных ВТСП-проводах II поколения. Такие провода представляют собой

текстурированные металлические ленты (из сплавов на основе Ni) с нанесенным на них

буферным слоем и эпитаксиальным слоем сверхпроводника. Для практических

применений важно как высокое значение транспортного тока (плотность критического

тока j

c

порядка 10

6

А/см

2

и более), так и устойчивость криттока в высоких магнитных

полях (более 1 Тл). Введение частиц, центров пининга, в матрицу сверхпроводника –

один из эффективных способов повышения устойчивости критического тока к

магнитному полю. Включения образуют дефекты, на которых закрепляются магнитные

вихри, таким образом, значительно сокращаются потери энергии. Для включений

существует ряд простых требований: они не должны вступать во взаимодействие с

матрицей и препятствовать ее ориентированному росту. Желательный размер

включений (линейные размеры, диаметр) составляет 5-20 нм.

В данной работе обсуждаются структурные особенности композитных материалов

на основе сверхпроводника YBa

2

Cu

3

O

7-δ

с включениями BaZrO

3

и BaCeO

3

. С помощью

техник рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии высокого

разрешения, атомно-силовой микроскопии и дифракции обратно отраженных

электронов

подробно охарактеризованы ориентация, размер и распределение

включений в матрице. Колончатые включения растут в ориентации 00l вдоль

направления роста матрицы. Впервые показано, что введение ориентированных

включений BaCeO

3

не приводит, в отличие от цирконата и станната, к понижению T

c

(YBCO). Исследованы сверхпроводящие свойства тонкопленочных композитов. При

77К критический ток понижается от 2МА/см

2

в собственном магнитном поле до 0.3

МА/см

2

при 1 Тл.

Работа поддержана РФФИ (07-03-92115)

11

Разработка полимерных нанокомпозитов на основе политетрафторэтилена и

нанооксидов алюминия и магния

1

Бочкарева Т.А.

а

, Парникова А.Г.

б,2

а

Студент 4 курса,

б

аспирант

а

Якутский государственный университет им. М.К. Амосова, Якутск, Россия

б

Институт проблем нефти и газа СО РАН, Якутск, Россия

parnikova@inbox.ru

Наиболее перспективными материалами для узлов трения являются полимерные

композиционные материалы. Однако подобные материалы не всегда удовлетворяют

эксплуатационным требованиям, которые предполагают наличие в материалах

совершенно специфического комплекса свойств. Одним из решений данной проблемы

является замена традиционных полимерных композитов на наноматериалы, содержащие

в своем составе нанокомпоненты с различными механизмами действия на полимерную

матрицу, обусловливающие приспосабливаемость материалов к внешним воздействиям

и обеспечивающие оптимальные служебные характеристики.

В качестве модификаторов были использованы нанопорошки волокнистого оксида

алюминия и смеси оксидов алюминия и магния (алюмаг) в двух фазовых состояниях:

- и -фазы, с размерами кристаллитов 40-50 нм и 9-11 нм, соответственно.

Показано, что модификация политетрафторэтилена (ПТФЭ) этим наполнителем

приводит к существенному улучшению свойств нанокомпозита: прочность

увеличивается на 10-35%, относительное удлинение увеличивается в 1,5 раза,

износостойкость увеличивается в 200 раз по сравнению с исходным ПТФЭ.

Зарегистрировано неординарное проявление свойств ПТФЭ, модифицированного

наноразмерным оксидом алюминия: уменьшение коэффициента трения композита с

увеличением

концентрации

наномодификатора.

Это

свидетельствует

о

пластифицирующем действии нанонаполнителя при трении и изнашивании композита.

Исследование

фазового состава

наполнителей

выявило преимущество

использования -фазы. Использование алюмага в качестве наномодификатора даже при

содержании 0,1 мас.% приводит к резкому повышению износостойкости (в 30 раз).

Результаты исследований термодинамических свойств свидетельствуют о том, что

введение наномодификатора сопровождается уменьшением энтальпии плавления и

кристаллизации, что говорит о снижении степени кристалличности.

Методами растровой

электронной микроскопии, сканирующей зондовой

микроскопии показано образование непрерывной "сетки" из нановолокон,

идентифицированная как кластерная структура. Возникновение неоднородной

структуры в форме кластеров приводит к существенному повышению износостойкости

композитов при сохранении присущих исследованным полимерам прочности,

эластичности и химической стойкости. При этом нанонаполнитель в объеме полимерной

матрицы распределяется равномерно, а с увеличением содержания наномодификатора в

полимерной матрице уменьшаются и уплотняются размеры сферолитов.

Показано, что модификация ПТФЭ этими наполнителями приводит к

существенному улучшению всего комплекса свойств нанокомпозита при малых

добавках, связанное с особыми поверхностными свойствами нанометровых частиц.

Разработаны рецептуры композитов триботехнического назначения с высоким уровнем

эксплуатационных характеристик.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 09-03-98502 a).

2

Авторы выражает признательность профессору, д.т.н. Охлопковой А.А. за помощь в подготовке тезисов.

12

Структура фотонных кристаллов на основе монодисперсных полимерных

частиц

1

Бугаков И.В.

2

, Шевченко Н.Н.

аспирант; научный сотрудник, к.х.н.

Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург, Россия

marlborn@gmail.com

Периодические диэлектрические структуры c периодом решетки, соизмеримым с

длиной волны видимого света, представляют большой интерес в качестве элементов ряда

оптоэлектронных и оптосенсорных устройств. Такие структуры, получившие название

фотонных кристаллов (ФК), характеризуются фотонной запрещенной зоной − диапазоном

частот, в котором распространение света внутри ФК подавлено в определенном или во

всех направлениях. Перспективным методом формирования ФК является самосборка из

дисперсий однородных по размеру неорганических или полимерных микро- и наносфер с

последующим удалением дисперсионной среды. Меньшая плотность полимерных частиц

обеспечивает меньшую скорость их седиментации в дисперсиях и более совершенную

кристаллическую упаковку. Вместе с тем, диэлектрический контраст полимерного ФК

существенно ниже, чем может быть создан на границе воздух/полупроводник (TiO

2

, ZnS,

CdSe, CdTe). Кроме того, не все полупроводниковые материалы могут быть получены в

виде однородных по размеру и форме частиц, проявляющих способность к самосборке.

Поэтому для обеспечения высокого диэлектрического контраста при низкой

дефектности решетки ФК целесообразно применение полимерных фотонно-

кристаллических темплатов для получения полупроводниковых ФК инверсной

структуры.

В данной работе исходные полимерные ФК, которые предполагалось использовать в

качестве темплатов, получали самосборкой монодисперсных субмикронных сферических

частиц сополимеров стирола с метакриловой кислотой. Отрицательный заряд их

поверхности в водной и спиртовой среде обеспечивал их агрегативную устойчивость в

дисперсиях и самоорганизацию частиц при испарении дисперсионной среды в трехмерно

упорядоченные тонкие пленки. Их структура была подтверждена методами электронной

микроскопии и

оптической спектроскопии. Показано, что положение фотонной

запрещенной зоны формируемых пленок можно варьировать в видимом спектральном

диапазоне, изменяя диаметр полимерных частиц.

Полученные пленки были использованы для инфильтрации в их межчастичное

пространство спиртового раствора тетрабутоксида титана, который затем превращали в

диоксид титана посредством гидролиза. Найдены условия инфильтрации, позволяющие

достичь равномерного заполнения межчастичного пространства тетрабутоксидом титана

и избежать его преждевременного гидролиза на стадии инфильтрации. После проведения

гидролиза и образования диоксида титана в межчастичном пространстве фотонно-

кристаллических пленок, их подвергали термообработке, градиентно поднимая

температуру до 450ºС в течение 5 часов и поддерживая ее еще 3 часа. При этом

происходила деструкция и испарение полимерного материала при одновременной

кристаллизации диоксида титана. В результате, были получены построенные из диоксида

титана инверсные пленочные структуры. Данные электронной микроскопии

подтверждают сохранение их трехмерно упорядоченной решетки с пустотами на месте

полимерных частиц. Оптические свойства этих пленок в настоящее время изучаются.

1

Тезисы доклада основаны на материалах исследований, проведенных в рамках Программы

фундаментальных

исследований

Президиума РАН «Основы фундаментальных

исследований

нанотехнологий и наноматериалов», Научной программы СПбНЦ РАН на 2009 г. и гранта РФФИ 09-03-

00403.

2

Авторы выражают признательность д.х.н. Якиманскому А.В. и д.х.н. Меньшиковой А.Ю. за помощь в

подготовке тезисов.

13

Высокопроницаемые газоселективные мембраны на основе анодного оксида

алюминия

Булдаков Д.А., Петухов Д.И.

студент 2 курса

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

buldakov.da@gmail.com

На данный момент одной из важнейших проблем современной технологии является

селективное разделение газовых и жидкостных смесей, а также разработка методов

очистки их от примесей. Для этого могут использоваться различные типы мембраны,

среди которых особо выделяются керамические и полимерные. Однако керамические

мембраны обладают рядом определенных преимуществ по сравнению с полимерными:

более широкий диапазон рабочих температур (до 800°С, когда полимерные мембраны

способны функционировать только до 250-300°С), химическая инертность,

механическая прочность. Керамические мембраны могут быть получены разными

способами: золь-гель методом, спеканием порошков (керамический метод), осаждением

из газовой фазы. Но эти методы и их комбинации не позволяют получать мембраны с

заданными параметрами, такими как диаметр пор и распределение пор по размеру.

Кроме того, поры в таких мембранах обладают большой извилистостью, что не

позволяет получать высокие значения проницаемости. В связи с этим, наибольший

интерес представляют пленки, полученные анодным окислением алюминия. Они

обладают рядом уникальных свойств: низкая извилистость пор, узкое распределение пор

по размерам, высокая термическая стабильность и возможность, варьируя параметры

окисления (напряжение, электролит, температура, pH) получать пленки с необходимыми

значениями диаметра пор и толщины.

В работе были синтезированы мембраны анодного оксида алюминия двумя

методами окисления металлического алюминия – двухстадийным окислением при

постоянном напряжении 40V и методом «hard anodization» в 0,3М растворе H

2

C

2

O

4

в

смеси 4:1 H

2

O:C

2

H

5

OH при напряжениях 130-160V температуре -14°С. Травление

барьерного слоя осуществлялось в 5%-ной H

3

PO

4

.

В рамках работы было проведено исследование газопроницаемости полученных

образцов. Была измерена проницаемость для индивидуальных газов (H

2

, He, CH

4

, N

2

, O

2

,

Ar, CO

2

). Было установлено, что диффузия газа через мембрану осуществляется по

механизму Кнудсена, поскольку в ходе измерений было установлено, что проницаемость

обратно пропорционально квадратному корню из молекулярной массы пропускаемого

через мембрану газа. Кроме того, проницаемость обратно пропорционально и

квадратному корню из температуры и уменьшается с увеличением температуры

пропускаемого газа. Следует отметить, что проницаемость мембраны, полученной

двухстадийным анодированием при 40V, оказалась существенно ниже (для гелия

проницаемость мембраны составила 45 м

3

/(атм·м

2

·ч) при диаметре пор 43±6 нм) по

сравнению с образцами, полученными по методике «hard anodization», что объясняется

разницей в значениях диаметров пор. Максимальное значение газопроницаемости

наблюдается на мембране, полученной анодированием при напряжении 160V (для гелия

проницаемость мембраны составила 407,5 м

3

/(атм·м

2

·ч) при диаметре пор 170±12 нм).

Реализация механизма Кнудсена при диффундировании газа через мембрану позволяет

достаточно селективно делить на мембране промышленно важные смеси легких и

тяжелых газов, к примеру, H

2

/CO

2

, H

2

/CO, H

2

/C

4

H

10

.

14

Особенности микроструктуры цементной матрицы ячеистого композита

модифицированного нанокристаллическими добавками.

Бухало А. Б., Клочков А.А.

Аспирант, студент

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

Белгород, Россия

kireeva_anna@list.ru

Снижение усадочных деформаций массива является особенно актуальным в

теплоизоляционных неавтоклавных ячеистых бетонах. Известно, что в таких бетонах за

прочностные характеристики всего массива отвечает межпоровая перегородка

состоящая из вяжущего. В данной работе в качестве вяжущего использовали ЦЕМ I 42,5

Н.

Основная прочность цементного вяжущего обеспечивается кристаллами и сростками

кристаллов, образующихся гидратных новообразований. В промежутках между

кристаллами размещаются продукты гидратации. Они закупоривают свободное

пространство, «склеивают» все новообразования воедино. Результат этого «склеивания»

двоякий. Учитывая непрерывность гидратационных процессов, накопление мелких

субмикрокристаллов, необходимо помнить о метастабильности образующейся структуры.

В такой твердеющей системе отмечаются два процесса: создание структуры и ее

разрушение с последующим «залечиванием».

Использование уже известных знаний о гидратационных процессах и связанных с

ними процессах структурообразования на наноуровне, влияние различных модификаторов

открывает возможность «легирования» цементосодержащих систем.

В данной работе в цементное вяжущее при помоле добавляли нанокристаллический

корунд. Проведенные исследования показали, что нанокристаллический корунд, при

введении его до 1% в цементное вяжущее, структурирует его, являясь своеобразным

центром кристаллизации эттрингита и синегита. При этом сосредоточение игольчатых

кристаллов, заполнивших контракционные поры, сопротивляется усадке цементного

камня в момент его перехода из пластичного в упругое состояние, что снижает

усадочные деформации всего массива.

Для получения информации о минеральных новообразованиях в цементном камне,

после введения в минеральную композицию портландцементного клинкера

наноразмерного корунда были получены рентгенограммы образцов (в исходном

состоянии и с добавками) в возрасте 7 суток. Анализ влияния добавок-модификаторов на

процессы гидратации цементного камня с помощью рентгенофазового анализа показал,

что все использованные добавки замедляют гидратацию основных фаз – алита и белита в

ранние сроки твердения. В их присутствии затруднена кристаллизация Са(ОН)

2

. Это

связано с образованием в системе новых фаз состава C–A–S–H. Детализация этих

новообразований является отдельной задачей и будет реализована в дальнейших

исследованиях.

Проведенные исследования показали, что нанокристаллический корунд, при

введении его до 1% позволяет снизить усадочные деформации всего массива

теплоизоляционного неавтоклавного ячеистого бетона, повысить прочностные и

теплоизоляционные характеристики материала.

15

Исследование характеристик электролюминесценции тонкопленочных

источников на базе нанокомпозитных пленок ZnSe

1

Валеев Р. Г.

2

Ученый секретарь, научный сотрудник

Физико-технический институт УрО РАН, Ижевск, Россия

valeev@lasas.fti.udm.ru

На современном этапе развития электроники тенденции миниатюризации становятся

актуальными и для оптоэлектронных приборов, поскольку их доля в качестве элементов

электронных схем увеличивается с каждым годом. Все более активное использование

оптических волноводов для обмена информацией между отдельными элементами схем

создает необходимость уменьшения размеров как самих волноводов, так и устройств

приема-передачи информации, что актуально для создания современных электронных

компонентов для компьютеров, дисплеев, устройств хранения информации и др. [1, 2].

В ходе работы были изготовлены образцы электролюминесцентных излучателей, так

называемые тонкопленочные электролюминесцентные излучатели (ТПЭЛИ). В качестве

рабочего слоя (электролюминофора) использовались аморфно-кристаллические

нанокомпозитные пленки селенида цинка, полученные методом взрывного испарения

порошка материала в сверхвысоком вакууме. Такая структура позволяет обходиться без

легирования активаторами, что применяется при изготовлении «классических» ТПЭЛИ

для создания гетеропереходов. В случае нанокомпозита создается гетеропереход типа

узкозонный полупроводник (нанокристаллит) – широкозонный полупроводник

(аморфная матрица). В зависимости от количества и размера нанокристаллитов в

аморфной матрице можно получить различное количество гетеропереходов и,

следовательно, эффективность работы.

При создании ТПЭЛИ использовалась схема с двумя диэлектрическими слоями,

формируемыми методом магнетронного распыления оксида кремния SiO

2

. Прозрачный

токопроводящий слой получен магнетронным распылением мишени сплава In

5

Sn

95

,

верхний непрозрачный – из никеля.

Были проведены исследования зависимости импеданса от частоты подаваемого на

ТПЭЛИ электрического поля, вольтамперных характеристик и характеристик излучения.

По данным исследованиям была определена частота, соответствующая максимуму

электролюминесценции, она составила 212 Гц, что соответствует литературным данным

[3]. Полученные ТПЭЛИ характеризуются широким спектром излучения, находящимся в

диапазоне от УФ до синей областей спектра. Была определена длина волны,

соответствующая максимуму излучения, λ=335 нм, что соответствует УФ области

спектра. Так же наблюдались дополнительные пики с длинами волн 315 и 325 нм. Это

может говорить о том, что в массиве образца имеются переходы между структурами с

различной шириной запрещенной зоны, что требует дополнительных, более тщательных

исследований.

[1] H. Babucke, P. Thiele, T. Prasse, et all. ZnSe-based electro-optic waveguide

modulators for the blue-green spectral range Semiconductor Science and Technology, 13

(1998), 200-206;

[2] D.-K. Hwang, S.-H. Kang, J.-H. Lim, E.-J. Yang, J.-Y. Oh, J.-H. Yang, and S.-J. Park.

p-ZnO/n-GaN heterostructure ZnO light-emitting diodes Appl. Phys. Lett., 86 (2005), 222101;

[3] М.М. Сычев, Е.В. Комаров, Л.В. Григорьев и др. Гамма- и электронно-лучевое

модифицирование цинксульфидных люминофоров. // ФТП, Т.40, вып.9, 2006 г., стр.

1042-1046.

1

Работа выполнялась в рамках проекта по программе Президиума РАН «Основы фундаментальных

исследований нанотехнологий и наноматериалов».

2

Автор выражает признательность Романову Эдуарду Аркадьевичу (УдГУ, Ижевск) за совместные работы

по получению образцов и Елисееву Андрею Анатольевичу (ФНМ МГУ, Москва) за совместные

исследования.

16

Синтез нанокристаллического SnO

2

с высокой удельной площадью поверхности

Варечкина Е. Н.

студент III курса Факультета наук о материалах

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

helenav__@mail.ru

Принцип действия полупроводниковых газовых сенсоров резистивного типа основан

на изменении электрофизических свойств чувствительного материала в присутствии

молекул газов: окислителей и восстановителей. Механизм взаимодействия твердое тело –

газ включает следующие основные процессы: адсорбцию, химические реакции на

поверхности твердого тела, электронный транспорт, десорбцию продуктов реакции. В том

случае, когда чувствительным материалом является полупроводниковый оксид (SnO

2

,

In

2

O

3

, WO

3

, ZnO), величина сенсорного сигнала зависит от удельной площади

поверхности порошка. В приведенной работе был опробован метод синтеза

нанокристаллического порошка SnO

2

с высокой удельной площадью поверхности,

устойчивой к действию температур порядка 700ºС.

Синтез SnO

2

проводили путем осаждения геля SnO

2

·xH

2

O из раствора SnCl

4

·5H

2

O с

использованием в качестве осадителя водного раствора аммиака (S

1

) или гидрата

гидразина

1

(S

2

). Полученный гель в обоих случаях был высушен при 100°С и затем

отожжен при температурах 300, 500 или 700ºС в течение 24 часов.

Методом РФА показано, что все образцы содержат фазу SnO

2

касситерит. Из

уширения рефлексов на дифрактограммах оценены средние размеры кристаллических

зерен d

XRD

(таб. 1). Полученные оценки согласуются с результатами прямых измерений

размеров частиц методом ПЭМ (рис. 1).

Обнаружена высокая стабильность SnO

2

, полученного методом S

2

, к

высокотемпературной обработке.

Результаты термопрограммируемого восстановления водородом, РФЭС и ИК-

спектроскопии показали наличие адсорбированного кислорода, прочно связанного с

поверхностью SnO

2

. Это может быть связано с тем, что при использовании гидразина в

качестве осадителя на поверхности частиц SnO

2

образуется большое количество

дефектов, вакансий кислорода, на которых происходит хемосорбция O

2

из атмосферы.

Предполагается, что именно наличие прочно связанного поверхностного кислорода

обусловливает

устойчивость морфологии порошка к высокотемпературному

воздействию.

Таблица 1. Микроструктура образцов.

T

отж.

, °C

d

XRD

, нм

S

уд.

, м

2

/г

S

1

S

2

S

1

S

2

100

‹ 3

3

–

221

300

4

3

109

188

500

13

3

22

170

700

20

3

10

130

1

N. Sergent, P. Gelin, L. Perier-Camby, H. Praliaud, G. Thomas. Preparation and characterisation of high surface

area stannic oxides: structural, textural and semiconducting properties// Sens. Actuators B, 2002, V. 84, p. 176–

188.

Рис. 1. Микрофотография образца,

отожженного при 300 С.

17

Формирование магнеторезистивных материалов на основе манганита лантана-

стронция в процессе термической обработки аморфного материала

1

Васильев А.В.

аспирант

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

a.vasiliev@inorg.chem.msu.ru

Разработчики вычислительных машин и персональных компьютеров, в последнее

время ставят перед материаловедами задачи по улучшению характеристик

ферромагнитных материалов используемых для изготовления носителей и считывателей

информации. Известно, что материалом для производства магнитной части пластин

винчестеров является сплав CoPtCrB, а в качестве чувствительного материала

считывающей головки используют сплав пермаллой. Однако у этих веществ есть ряд

недостатков, например средний размер магнитных частиц CoPtCrB составляет порядка

15 нм, а разница магнетосопротивлений пермаллоевой ячейки считывающей головки в

состояниях «0» и «1» не превышает 6 %.

Путем решения проблемы недостаточной магниточувствительности пермаллоя

может быть применение композитов на основе манганита. Манганит обладает

собственным магнетосопротивлением, а на границах раздела частиц манганита

наблюдается

туннельное

магнетосопротивление.

При

этом

величину

магнетосопротивление можно увеличить за счет контроля толщины диэлектрической

прослойки между проводящими ферромагнитными частицами. Не в последнюю очередь

на величину магнетосопротивления влияет размер частиц манганита. Так можно

варьировать зависимость магнетосопротивления от приложенного магнитного поля в

композите в широком интервале величин, изменяя размер кристаллитов. В ряде работ

исследовали процессы формирования манганита при кристаллизации оксидного стекла,

с целью получения магнеторезистивных композитов.

Для

этого

были

синтезированы

образцы

номинальных

составов:

La

0.7

Sr

0.3

MnO

3-δ

+nSrB

2

O

4

(где n от 0,32 до 1,95) и La

0.7

Sr

0.3

MnO

3-δ

+n(2LaBO

3

+SrB

2

O

4

).

Исходную механическую смесь оксидов после предварительного отжига плавили

плазменной дуговой горелкой, капли расплава закалялись между вращающимися

металлическими волками. Далее образцы были подвергнуты термической обработке при

температурах 850 - 1000ºС.

Полученные

образцы

стеклокерамики

были

исследованы

методами

рентгенофазового анализа, магнитометрии (на весах Фарадея), сканирующей

электронной

микроскопии,

так

же

было

исследовано

относительное

магнетосопротивление при различных полях и температурах.

Намагниченность образцов закономерно увеличивается с содержанием манганита

лантана-стронция, достигая величин в 50 э.м.е./г. Относительное магнетосопротивление,

измеренное при комнатной температуре, увеличивается с увеличением содержания

манганита в композите, достигая величин до 6,2% при 0,1 Тл. Тогда как измеренное при

77К увеличивается с уменьшением содержания манганита, достигая величин до 15,9%

при 0,2 Тл. Такого рода магнеторезистивные композиты позволяют использовать их в

различных устройствах, такие как считывающие головки для магнитной записи высокой

плотности, металлодетекторы, компасы, датчики линейных и угловых перемещений,

температуры, болометры, при различных температурах

1

Тезисы доклады основаны на материалах исследований, проведенных в рамках гранта РФФИ (грант №

09-03-00883-а).

18

Магнитные композиты в матрице коллоидных кристаллов

1

Визгалов В.А., Васильев А.В.

студент, аспирант

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

victorvizgalov@gmail.com

Многие научные коллективы занимаются решением проблемы надежного и в то же

время компактного хранения цифровой информации. На данный момент в качестве

материала для изготовления поверхности для магнитной записи в современных жестких

дисках используют CoCrTa, CoCrPt CoCrPtB, которые характеризуются низкими

значениями коэрцитивной силы (не более 3500 Э) по сравнению с гексаферритом

стронция (до 7000 Э). Существенно повысить надежность хранения информации, при

этом сохранив компактность ее хранения, можно используя высококоэрцитивные

структурированные магнитные композита на основе коллоидных кристаллов,

инвертированных гексаферритом стронция.

В ходе выполнения работы были

получены образцы пленок коллоидного

кристалла,

инвертированного

гексаферритом стронция (SrFe

12

O

19

), на

подложках из монокристалла MgO и Al

2

O

3

.

На первом этапе методом контролируемой

полимеризации был получен коллоидный

раствор полистирольных микросфер со

средним диаметром 450 нм. Затем методом

вертикального осаждения из раствора были

получены образцы пленок коллоидных

кристаллов. После этого полученные пленки

под

действием

капиллярных

сил

пропитывались

спиртовым

(30%)

насыщенным

раствором

Sr(NO

3

)

2

и

Fe(NO

3

)

3

.

Далее

проводилась

термообработка полученных пленок при температуре 800 – 1300 °С.

В ходе работы для охарактеризации образцов на всех стадиях получения, включая

конечную, были использованы методы рентгенофазового анализа, магнитометрии,

сканирующей электронной микроскопии, динамического светорассеяния.

Данные РФА образца пропитанного нитратами железа и стронция и отожженного

при 900 ºC в течение 10 часов позволяют сделать вывод, что в образе содержатся две

магнитные фазы SrFe

12

O

19

и Fe

3

O

4

. В то же время сканирующая электронная

микроскопия для того же образца показала, что он представляет собой инвертированный

коллоидный кристалл, претерпевший усадку (период кристалла уменьшился в 2 раза),

что связано с неполной пропиткой коллоидного кристалла раствором солей. Петли

магнитного гистерезиса полученных образцов имеют характерную для ферромагнетиках

форму.

1

Тезисы доклады основаны на материалах исследований, проведенных в рамках работы выполненной при

поддержке Роснауки (Государственный контракт № 02.513.11.3385)

Микрофотография образца пленки коллоидного

кристалла, инвертированного SrFe

12

O

19

19

Влияние истирающей обработки оксидов металлов (II) на скорость

схватывания вяжущих композиций с их участием.

Виноградова Л.А.

1

Аспирантка факультета неорганической химии и технологии

Ивановский государственный химико-технологический университет,

Иваново, Россия

lavi@isuct.ru

Измельчение твердых тел широко применяется для интенсификации гетерогенных

процессов. В наибольшей степени это относится к ударным способам обработки

(дезинтегратор, вибрационная, планетарная, шаровая мельницы и т.п.), под действием

которых изменяется структура материала, причем многократно повторяющиеся

деформации образуют систему дефектов. Ранее было установлено, что истирание оксида

магния приводит к замедлению процесса растворения MgO в воде.

В данной работе представлены результаты сравнительного изучения поведения

вяжущих систем, включающих оксиды магния, кальция, кадмия и цинка и растворы

некоторых солей (хлоридов, нитратов, сульфатов) как затворителя. Количественным

показателем были выбраны сроки схватывания композиций. Для исходного

высокоактивного оксида кальция при использовании в качестве жидкости затворения

раствора хлорида (5-10 %) начало схватывания установить не удалось из-за бурного

протекания реакции. Истирающая обработка СаО приводит к значительному

замедлению процесса схватывания композиции, отодвигая его начало с практически

мгновенного до 25-29 с. Для композиций на основе обработанного оксида магния

эффект пассивации проявляется в большей степени, увеличивая время начала

схватывания с 21 мин до 3 ч (для водного раствора нитрата магния). В случае с CdO

также наблюдается замедление скорости схватывания. Снижение реакционной

способности оксидов магния, кальция и кадмия, кристаллизующихся по типу галита

NaCl, можно связать с изменением состояния поверхностных слоев поликристаллитов:

образование менее дефектной относительно плоской поверхности. Все это приводит к

большей упорядоченности структуры наружных слоев и уменьшению удельной

поверхности обработанных порошков, а следовательно, и к снижению химической

активности данных оксидов. Схватывание композиции на основе оксида цинка

(структурный тип вюртцита) отмечается практически неизменными сроками

схватывания. Полученные результаты можно связать с тем, что истирание ZnO не

приводит к изменению характера очертаний кристаллитов оксида (дополнительной

упорядоченности микроструктуры), что соответствует постоянной его химической

активности. С повышением концентрации затворителя эффект пассивации оксидов

магния и кальция сглаживается, т. к. высокая концентрация солевого раствора

существенно ускоряет скорость схватывания. Вид затворителя не оказывает

существенного влияния на данные процессы. Подтверждением выявленных

закономерностей может служить и значительное замедление скорости взаимодействия

аналогичных композиций с водой. Таким образом, механическая обработка

истирающего типа соединений, кристаллизующихся по типу галита, действительно

позволяет понижать реакционную способность оксидов такого вида в достаточно

широких пределах. Полученные результаты позволяют модифицировать вяжущие

системы типа магнезиальных на основе этих оксидов.

Литература

Косенко, Н.Ф., Виноградова, Л.А., Смирнова, М.А. (2008 г.) Влияние механической

обработки MgO на скорость его растворения // Неорганические материалы, № 44(8)

с. 954-957.

1

Автор выражает признательность доценту, к.х.н. Косенко Н.Ф. за помощь в подготовке тезисов.

20

Наноразмерное сырье для производства эффективных ячеистых бетонов

Володченко А. А.

студент

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

институт строительного материаловедения, Белгород, Россия

volodchenko@intbel.ru

В настоящее время автоклавные силикатные материалы производятся на основе

специально разрабатываемых для этих целей месторождений кварцевого песка, запасы

которого ограничены. Анализ данных по исследованию сырьевой базы материалов

автоклавного твердения позволил предположить возможность использования для этих

целей глинистых пород незавершенной фазы процессов глинообразования – природного

наноразмерного сырья.

Природное наноразмерное сырье, в частности глинистые породы, широко

распространены, а также в больших количествах попутно извлекаются при добыче

рудных полезных ископаемых. Например, на железорудных месторождениях Курской

магнитной аномалии (КМА) в зону горных работ попали сотни миллионов тонн

нетрадиционных для промышленности строительных материалов глинистых пород,

спецификой которых является незавершенность процессов глинообразования. Исходные

материнские

породы разрушились, за

счет

их

минералов образовались

термодинамически неустойчивые соединения, такие как смешанослойные образования,

несовершенная гидрослюда, Ca2+монтмориллонит, неупорядоченный каолинит,

тонкодисперсный неокатанный кварц и др.

Цель настоящей работы – изучение структурообразования в системе глинистые

минералы–известь и повышение эффективности производства ячеистых бетонов

автоклавного твердения за счет использования наноразмерного сырья на примере

месторождений эолово-элювиально-делювиальных глинистых пород четвертичного

возраста КМА.

Образцы автоклавных ячеистых бетонов изготавливали по разработанной нами

методике. Для оптимизации технологических параметров получения изделий

исследования проводили с использованием метода математического планирования

эксперимента.

Установлено, что породообразующие минералы наноразмерного сырья изменяют

морфологию кристаллических новообразований, что обеспечивает оптимизацию

структуры цементирующего соединения и, соответственно, улучшают физико-

механические характеристики автоклавных ячеистых бетонов.

Получена математическая модель, позволяющая определить рациональные составы

сырьевых смесей, обеспечивающие получение теплоизоляционного и конструкционно-

теплоизоляционного ячеистого бетона, отвечающего требованиям нормативных

документов.

***

Таким образом, на основе природного наноразмерного сырья получен ячеистый

бетон, удовлетворяющий требованиям теплоизоляционного и теплоизоляционно-

конструкционного, не уступающий по своим характеристикам бетонам на традиционном

сырье. Теплопроводность ячеистого бетона в зависимости от средней плотности

находится в пределах 0,08–0,12 Вт/(м·К), морозостойкость составляет не менее 25

циклов.

Предложена технология изготовления ячеистобетонных блоков на основе глинистых

пород КМА. За счет исключения предварительного помола кремнеземистого

компонента, а также высокой реакционной способности породообразующих минералов

наноразмерного сырья энергозатраты на производство сокращаются на 30–35% в

сравнении с традиционной технологией.

21

Окисление поверхности халькогенидов олова молекулярным кислородом

Волыхов А. А.

Аспирант

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, факультет наук о

материалах, Москва, Россия

andyvolykhov@yandex.ru

Важной проблемой полупроводникового материаловедения является изучение

механизма реакции окисления поверхности. В настоящей работе экспериментально

исследованы методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей

туннельной микроскопии, дифракции медленных электронов чистые и окисленные

поверхности

и

проведено квантово-химическое

моделирование

окисления

халькогенидов олова. Рентгеновские фотоэлектронные спектры высокого разрешения

получены с использованием синхротронного излучения в центре синхротронных

исследований BESSY II. Расчѐт производился в рамках теории функционала плотности с

гибридным функционалом B3LYP при использовании псевдопотенциала LanL2 с

соответствующим двухэкспонентным базисом, дополненным поляризующими d-AO.

Для вычислений использовался пакет программ Gaussian2003 и вычислительные

ресурсы Свободного университета Берлина.

Для поверхностей халькогенидов олова существенны два фактора, которые могут

быть охарактеризованы при помощи представлений о вкладах различных типов

химической связи. С одной стороны, это уменьшение ионности связи в ряду SnS – SnSe

– SnTe, что влияет на характер взаимодействия с газами, с другой стороны –

уменьшение ковалентности связи в том же ряду, что приводит к наличию различных

структур (SnTe обладает кубической структурой, а SnS и SnSe – ромбической,

слоистой).

Сравнительная реакционная способность оценивалась при помощи моделирования

присоединения молекулы кислорода к 8-атомным кластерам (SnX)

4

. Найдено, что

реакционная способность увеличивается в ряду SnS – SnSe – SnTe, что подтверждается

экспериментально.

Механизм реакции исследовался при помощи рассмотрения больших кластеров

(SnX)

34

, моделирующих поверхность кристалла. Химические сдвиги в фотоэлектронных

спектрах сопоставлялись с расчѐтными значениями в приближении начального

состояния, которые моделировались при помощи изменений электростатического

потенциала на атомах, участвующих в реакции.

Для окисления поверхности (001) теллурида олова выявлена начальная стадия –

присоединение молекулы кислорода к поверхностным атомам олова. При более высоких

экспозициях теллур поверхностного слоя переходит в степень окисления 0, олово – в

степень окисления +4. На следующей стадии появляются состояния теллура в степени

окисления +4 (связь с тремя атомами кислорода), что свидетельствует о проникновении

кислорода вглубь кристалла, нольвалентный теллур сохраняется на границе раздела

окисленного и неокисленного слоя. Присоединение большего числа атомов кислорода

является невыгодным.

Для селенида и сульфида олова пероксидоподобные состояния являются менее

выгодными, чем для теллурида. Механизм реакции, по-видимому, является более

простым. На поверхности обнаружен селен в степени окисления 0 и олово в степени

окисления +4, следовательно, экранирование атомов халькогена атомами олова не

происходит. Проникновение атомов кислорода к следующим слоям экспериментально

не выявлено. Вероятно, оно происходит лишь при наличии дефектов (в частности,

ступеней), концентрация которых в исследуемых образцах мала.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 08-03-00991-а.

22

Гидротермальный синтез одномерных наноструктур ZnO на подложке из

металлического цинка

1

Гаврилов А.И

магистрант 2 г.о.

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

gavrilov@inorg.chem.msu.ru

В последнее десятилетие большой интерес вызывает получение и исследование

свойств функциональных материалов на основе наноструктурированных систем с

заданными физико-химическими свойствами. Это, безусловно, относится и к

материалам на основе оксида цинка: было показано, что управление структурой оксида

цинка на наноуровне может приводить к значительному улучшению функциональных

свойств. Одним из наиболее перспективных и в тоже время малоизученных методов

получения наноструктурного оксида цинка является гидротермальный синтез на

подложке

металлического цинка

в

присутствии

органических

реагентов.

Предполагается, что использование подобного подхода позволит синтезировать

упорядоченные полупроводниковые наноструктуры на проводящей металлической

подложке; получаемые нанокомпозитные материалы могут найти применение в

перспективных оптоэлектронных устройствах. В связи с этим, цель настоящей работы -

получение одномерных наноструктур ZnO гидротермальным методом и установление

взаимосвязи между параметрами синтеза, микроморфологией и оптическими

характеристиками конечных материалов.

Для проведения гидротермального синтеза использовали цинковые пластины

толщиной 0.25 мм. Реагентами служили растворы этилендиамина (ЭДА) в воде с

концентрацией 1 (0.15 М), 3 (0.45 М), 30 (4.5 М) и 60 об. %. (9 М) и KOH (4.5 М, 1М и

0.45 М). Гидротермальный синтез проводили в изотермическом режиме при

температурах 140, 180 и 220°С и продолжительности процесса 3, 6 и 24 часа.

Синтезированные продукты исследовали методами рентгенофазового анализа (РФА),

сканирующей (СЭМ) электронной микроскопии и фотолюминесцентной спектроскопии

(ФЛ).

Гидротермальным методом получены наноструктуры оксида цинка. Изучено

влияние температуры синтеза и времени синтеза, а также концентрация этилендиамина

на морфологию и фотолюминесцентные свойства конечных образцов. Установлено, что

уменьшение концентрации ЭДА до 30% способствует образованию менее дефектных и

более упорядоченных структур. Контрольные эксперименты свидетельствуют, что

гидротермальный синтез без добавления органических реагентов не приводит к

формированию наноструктур.

При укрывании образцов от конвекционных потоков в ячейке направление роста

стержней определяется текстурой зерен фольги.

При формировании наностержней при малых пересыщениях (в отсутствии

конвекционных потоков) в них возникает нестехиометрия по кислороду, которая

проявляется в спектрах фотолюминесценции в виде возрастания интенсивности пика в

зеленой области спектра.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 07-03-00654-a).

23

Исследование механизмов формирования и функционирования

нанокомпозитов с управляемыми и адаптивными к условиям эксплуатации

свойствами

1

Гоголева О.В., Петрова П.Н., Федоров А.Л.

М.н.с., в.н.с., аспирант

Институт проблем нефти и газа СО РАН, Якутск, Россия

oli-gogoleva@yandex.ru

Изучение закономерностей влияния нанонаполнителей на процессы формирования

композитов, их физико-механические и триботехнические характеристики позволит

управлять служебными свойствами материалов, что является одной из важных проблем

современного материаловедения.

В данной работе исследование влияния сополимера тетрафторэтилена с

гексафторпропиленом (Ф-4МБ) на свойства полимерных композиционных материалов

(ПКМ) на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и нанодисперсных порошков шпинели

магния (НН).

На основании термодинамических исследований установлено, что полимер Ф-4МБ

усиливает межфазное взаимодействие между компонентами композита, тем самым

инициирует процессы кристаллизации ПТФЭ в присутствии структурно-активных

наночастиц наполнителя. Это сопровождается повышением прочностных и

триботехнических характеристик ПКМ.

Для подтверждения изменения механизма кристаллизации ПТФЭ, обусловленного

участием частиц НН в структурообразование связующего, проведены исследования

топографии и изображений фазового контраста поверхностей трения образцов методом

атомно-силовой микроскопии. Установлено, что микрогеометрическая развитость

поверхности ПКМ возрастает при наполнении смеси полимеров нанонаполнителем. На

изображении фазового контраста смеси полимеров, содержащего 2 мас.% НН,

зарегистрированы контрастные упорядоченные структуры, отсутствующие в исходном

полимере. Изменение фазы колебаний соответствует повышению контактной адгезии на

локальных участках поверхности ПКМ. Уровень максимального изменения значения

фазы колебаний характеризует максимальное изменения в структуре, увеличение

плотности упаковки структурных элементов, что приводит к изменению свойств

материала.

Одним из факторов, определяющих механизмы трения и изнашивания полимерных

систем, является структура поверхностных слоев контактирующих тел, формирующаяся

в процессе эксплуатации. Установлена повышенная концентрация частиц наполнителей

на поверхности трения и ориентация поверхностных слоев по направлению скольжения,

что приводит к существенному повышению износостойкости и снижению

коэффициента трения ПКМ.

Установлены

факторы,

определяющие

механизм

изнашивания

ПКМ,

модифицированных нанонаполнителями: 1) частицы НН участвуют в формировании

износостойкого поверхностного слоя ПКМ с повышенной сопротивляемостью

контактным деформациям; 2) частицы НН повышают адгезионное взаимодействие в

межфазных границах системы и участвуют в формировании межфазных слоев, которые

обеспечивают лабильность и приспосабливаемость поверхностных слоев ПКМ к

сдвиговым деформациям; 3) частицы НН усиливают адгезионное взаимодействие

пленки переноса к контртелу.

Разработанные материалы характеризуются стабильными значениями коэффициента

трения и интенсивности изнашивания, повышенными деформационно-прочностными

показателями, обеспечивающими жесткость сопряжений и высокую несущую

способность.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 09-03-98502-р_восток_а).

24

Регулирование структурно-реологических свойств электропроводных

цементных паст с помощью суперпластификаторов

1

Голубцова Т.С., Кветка М.С., Цапков С.А., Кальчев Д.Н.

студенты

Белгородский Государственный Технологический Университет им. В. Г. Шухова,

Инженерно-экологический институт, Белгород, Россия

golubtcovatatiana@rambler.ru

Разработка технологии производства электропроводящих композиционных

материалов с заданными функциональными свойствами – актуальная задача

строительного материаловедения, так как дает возможность для создания и внедрения

энергосберегающих систем инфракрасного отопления и обеспечения безопасных и

комфортных

условий

жизнедеятельности

человека. Эффективность

работы

электропроводящих композиционных материалов в системах инфракрасного отопления

определяется стабильностью электрофизических параметров цементно-углеродных

композитов, формирование которых происходит на стадии приготовления формовочной

смеси и зависит от равномерности распределения электропроводного компонента по

объему, степени уплотнения смеси и водокомпозиционного отношения. Основными

методами управления уровнем энергии и силой взаимодействия частиц дисперсных фаз

в местах их контакта в технологии электропроводных бетонов до настоящего времени

остаются механические воздействия.

Регулирование

реологических

свойств

и

управление

процессами

структурообразования в электропроводящих композиционных системах должно быть

основано на сочетании механических воздействий с физико-химическим управлением

прочностью сцепления в контактах между частицами путем изменения природы

поверхности частиц, в частности, с помощью модифицирования адсорбирующимися на

этой поверхности добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ).

В работе изучена возможность регулирования электрофизических и прочностных

свойств электропроводных композитов путем управления структурообразованием в

системе цемент-углерод-вода с помощью эффективных пластифицирующих добавок –

эфиров поликарбоксилатов. При введении суперпластификаторов в оптимальных

количествах наблюдается высокая степень обратимого разрушения коагуляционных

структур в исследуемых суспензиях, вследствие чего происходит снижение величины

предельного напряжения сдвига и пластической вязкости. Длинные молекулярные цепи

в структуре эфиров поликарбоксилатов обусловливают помимо адсорбционного и

электростатического эффектов также и стерический (пространственный) эффект

отталкивания между частицами цемента и графита, увеличивая подвижность

электропроводящих цементных паст. Снижение эффективной пластической вязкости

цементно-углеродных паст с добавками пластификаторов дает возможность уменьшить

водокомпозиционное отношение на 30-40 %. Таким образом, решается проблема

снижения водосодержания формовочной смеси и получения электропроводящего

композиционного материала с повышенной плотностью, прочностью, низкой

пористостью, стабильными электрическими характеристиками.

Литература

1. Shoukai Wang Resistance heating using electrically conductive cements / Shoukai Wang,

Sihai Wen, D.D.L. Chung // Adv. Cem. Res. – 2004. – Vol. 16, №4. – P. 161–166.

2. Пугачев Г.А. Технология производства изделий из электропроводных бетонов / Г.А.

Пугачев: отв. ред. В.Е. Накоряков. – Новосибирск, Институт теплофизики АН СССР,

1988. – 198 с.

1

Авторы выражают признательность проф., д.т.н. Лопанову А.Н. за помощь в подготовке тезисов.

25

Кристаллизация гексаферрита стронция при отжиге стекла состава

14SrO-6Fe

2

O

3

-12B

2

O

3

Гордеева К.С.

студентка

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Факультет наук

о материалах, Москва, Россия

ornellagord@gmail.com

Материалы на основе гексаферрита стронция SrFe

12

O

19

являются магнитотвердыми и

широко используются в промышленности для создания постоянных магнитов и в

качестве высокочастотных устройств. Особый интерес представляет синтез

однодоменных частиц гексаферритов, имеющих размеры в субмикронном диапазоне.

Подобные частицы могут характеризоваться как повышенными значениями

коэрцитивной силы, так и проявляют суперпарамагнитное поведение при уменьшении

их размеров до нескольких нанометров. Помимо этого гексаферриты стронция

характеризуется высокой термической и химической стабильностью и относительно

низкой стоимостью.

Удобным методом синтеза однодоменных частиц гексаферритов является

кристаллизация оксидных стекол при их термической обработке. Этот способ позволяет

путем варьирования составов исходных стекол и условий их термообработки получать

кристаллиты гексаферритов требуемых размеров, формы, а также проводить

легирование.

Исходными реагентами были: SrCO

3

, Fe

2

O

3

, H

3

BO

3

. Их плавили в платиновом тигле

при 1250°C, после чего следовала закалка расплава между вращающимися стальными

валками. Было получено стекло состава 14SrO×6Fe

2

O

3

×12B

2

O

3

. Оно является

рентгеноаморфным и парамагнитным. Образцы были отожжены со скоростью нагрева

5К/мин. По результатам ДТА при 550 ºС наблюдается пик стеклования. Образец,

отожженный при 580 ºС, рентгеноаморфен и парамагнитен.

При

615 ºС

происходит

частичная

кристаллизация гексаферрита и бората стронция

SrB

2

O

4

(PCPDF 33-1321). На дифрактограмме

образца, отожженного при 630 ºС, присутствует

небольшие пики гексаферрита (d=42±11 нм) и

бората.

Этот

образец

является

мягким

ферромагнетиком

с

намагниченностью

насыщения (M

s

) около 4 эме\г.

При 655 ºС на кривой ДТА наблюдается

экзотермический пик, который соответствует

совместной кристаллизации гексаферрита и

бората стронция. На дифрактограмме образца,

отожженного при 680 ºС, присутствует четкие

пики гексаферрита (d=46±11 нм) и бората стронция. Образец является твердым

ферромагнетиком с H

c

≈4000 Э и M

s

≈18 эме\г.

Экзотермический пик при 712 ºС соответствует рекристаллизации бората стронция,

сопровождающейся образованием двух других боратов стронция SrB

2

O

4

(PCPDF 15-

0779) и Sr

2

B

2

O

5

. На дифрактограмме образца, отожженного при 740 ºС, присутствует все

три

кристаллические

фазы. К

этому

моменту

закристаллизовался весь

гексаферрит(d=60±20 нм). Образец является твердым ферромагнетиком с H

c

≈4600 Э и

M

s

≈24 эме\г. В образцах, полученных при 850 и 950 ºС, размер частиц резко

увеличивается (d=270±140 нм и d=360±120 нм). При этом распределение становится все

более равномерным, что говорит о частичной рекристаллизации гексаферрита стронция.

Коэрцитивные силы равны 5000 Э и 6000 Э соответственно.

Экзо

ДТА образца стекла

26

Исследование структуры сверхрешеток из нанокристаллов CdSe методом

трехмерной реконструкции обратного пространства

Горожанкин Д.Ф., Елисеев А.А.

Студент магистратуры 2 г.о.

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, Факультет наук

о материалах, Москва, Россия

gorozhankin@inorg.chem.msu.ru

Трехмерные

сверхрешетки,

исследованные в работе, геометрически

подобны кристаллической

решетке, в

которой роль атомов играют отдельные

нанокристаллы селенида кадмия диаметром

3-6 нм, покрытые оболочкой из олеиновой

кислоты.

Синтез сверхрешеток, основанный на

подходе, предложенном в [1], включает два

этапа: на первом получают наночастицы

CdSe в результате реакции олеата кадмия с

триоктилфосфинселенидом в атмосфере

аргона при температурах 120-210 ºС с

последующим

высаживанием

ацетоном.

Затем наночастицы редиспергируют в смеси

толуол-олеиновая кислота и выпаривают из

этой смеси неполярный растворитель в

течение нескольких суток. В результате

формируются «монокристаллы» сверхрешеток CdSe размером до 100 микрон, имеющих

характерную огранку.

Структуру сверхрешеток исследовали методом дифракцией рентгеновского

излучения на синхротронном источнике ESRF, Гренобль, на линии BM-01A. Для

измерений было использовано излучение с длиной волны 0,71668 Ǻ; в качестве

детектора излучения использовался двухкоординатный детектор Mar 345. Для

получения картины полного обратного пространства держатель с образцом вращали

вокруг вертикальной оси на 180° с шагом 1 градус. Регистрируемые при этом

дифракционные изображения соответствуют сечениям обратного пространства под тем

же углом.

Экспериментальные

данные

обрабатывали

в специальном

приложении,

разработанном автором в среде MathCad, в котором из массива дифракционных картин

формируется единое трехмерное поле данных, в которых каждая точка характеризуется

(x,y,z) координатами в обратном пространстве и интенсивностью.

Такой подход позволил установить, что сверхрешетки, как правило, имеют

структуру типа fcc с большим количеством дефектов упаковки отдельных

нанокристаллов. В ряде кристаллов были обнаружены плоские дефекты типа 1/3 [111] в

направлении роста сверхрешетки. В обратном пространстве это соответствует

протяженным рефлексам («стержням») (рис.1).

Таким образом, предложенный метод позволил сделать ряд уникальных выводов о

структуре сверхрешеток. Отметим, что разработанный подход достаточно универсален,

и может быть использован, например, при исследовании структуры фотонных

кристаллов.

Литература

1. F. X. Redl, K.-S. Cho, C. B. Murray, S. O’Brien, Nature. 423 (2003), 968.

Рис. 1. Обратное пространство

сверхрешетки из нанокристаллов CdSe

27

Исследование механизма формирования твердых растворов на основе ZrO

2

.

Дзубан А.В.

студент

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, Факультет наук

о материалах, Москва, Россия

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

alex.dzuban@gmail.com

Аморфный и нанокристаллический диоксид циркония находит широкое применение

в промышленности благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. В

частности, диоксид циркония является ключевым компонентом сорбентов, сенсоров,

катализаторов и носителей для катализаторов, твердых электролитов в твердотельных

оксидных топливных элементах и др.. Нанокомпозитные материалы на основе

мезопористого диоксида циркония на сегодняшний день нашли наиболее широкое

применение при производстве электрохромных покрытий и устройств на их основе, при

этом в качестве матрицы обычно используется аморфный ZrO

2

, а в качестве активного

компонента – нанокристаллический диоксид церия.

Большинство современных методов синтеза диоксида циркония основано на

гидролизе цирконийсодержащих соединений (обычно солей цирконила) и последующей

термической обработке гидратированного диоксида циркония в строго контролируемых

условиях, при этом микроморфология и структурно-чувствительные свойства

получаемых материалов в существенной степени зависят от условий проведения

гидролиза и последующей термообработки.

Таким образом, целью данной работы является изучение влияния условий

осаждения и термической обработки на состав и микроморфологию порошков

ZrO

2

xH

2

O и твердых растворов ZrO

2

/CeO

2

.

Для получения образцов ксерогелей гидратированного ZrO

2

(или нанокомпозитов

ZrO

2

/CeO

2

) к 0.25М водному раствору ZrO(NO

3

)

2

(или ZrO(NO

3

)

2

(0.25M) и Сe(NO

3

)

3

(0.08M)) при перемешивании медленно добавляли водный раствор аммиака (2.7М)

вплоть до достижения заданного значения pH (6, 7, 8, 9).

Согласно данным элементного анализа, массовое содержание циркония в

полученных аморфных образцах ксерогелей составляет от 45.5 до 50.5%. Данные РФА

образцов ксерогелей свидетельствуют о том, что все образцы являются полностью

аморфными.

Термическая обработка ксерогелей ZrO

2

xH

2

O при температурах 500 и 600 С в

течение 2 ч приводит к формированию тетрагональной модификации ZrO

2

. При

увеличении температуры термолиза до 700 С и выше наблюдается формирование

моноклинной модификации кристаллического диоксида циркония в нанодисперсном

состоянии. Кроме того, у образца ксерогеля, осажденного при pH8, наблюдается более

высокая скорость тетра-моно перехода (после термолиза при температуре 700 С и выше

у образцов, осажденных при pH7 и 9, соотношение m-ZrO

2

/t-ZrO

2

ниже, чем у образца,

осажденного при pH8).

В результате термической обработки нанокомпозитов ZrO

2

/CeO

2

при температурах

от 500 С и выше образуются однофазные продукты, структура которых соответствует

тетрагональной модификации ZrO

2

. Полнопрофильный анализ дифрактограмм по

методу Ритвельда позволил определить параметры кристаллической структуры

полученых твердых растворов. Сравнение полученных данных с результатами

элементного анализа (EDX) свидетельствует о том, что зависимость параметров

элементарной ячейки от состава образцов подчиняется закону Вегарда.

28

Синтез и оптические свойства коллоидных нанокристаллов CdTe/CdSe и

CdTe/CdS на основе тетраподов CdTe

1

Дирин Д.Н.

Аспирант 1 г/о

Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

ddirin@gmail.com

Дизайн

электронного и

геометрического строения многокомпонентных

полупроводниковых наногетероструктур предоставляет интересную возможность по

управлению электронно-оптическими свойствами материала: позволяет варьировать в

широких пределах эффективную ширину запрещенной зоны, управлять локализацией

электрон-дырочной пары, получать структуры с пространственно-разделенными

носителями заряда [1]. Возможность разделения электрона и дырки между различными

частями нанокристалла была ранее продемонстрирована для сферических квантовых

точек [2] и нанопалочек [3]. В данной работе мы изучаем разветвленные

полупроводниковые наногетероструктуры с симметрией тетраэдра – тетраподы –

которые могут быть представлены как система из четырех связанных нанопалочек.

Тетраподы CdTe получены коллоидным методом исходя из олеата кадмия и

триоктилфосфинтеллурида. На их основе в режиме низкого пересыщения по

прекурсорам получены нанокристаллы типа ядро/оболочка CdTe/CdSe и CdTe/CdS.

Размеры и морфология нанокристаллов изучены методом просвечивающей электронной

микроскопии (ПЭМ). Изменение оптических свойств при увеличении толщины

оболочки исследовано методами спектроскопии поглощения и люминесценции.

По данным ПЭМ тетраподы CdTe имели размер лучей 2.9±0.4 нм в толщину и

8.3±1.3 нм в длину. Полученные на их основе наногетеростуктуры сохранили

тетраподоподобную форму и представляли собой тетрапод CdTe с лучами, покрытыми

оболочкой CdSe или CdS. Максимальная толщина оболочки достигала 1 нм для

CdTe/CdSe и 1.2 нм для CdTe/CdS. Исследованы особенности роста и морфология

нанокристаллов. Анализируется изменение спектров поглощения и люминесценции при

увеличении толщины оболочки CdSe (CdS). Показано, что оптические свойства

полученных наногетероструктур соответствуют типу II пространственной локализации

носителей заряда.

Литература

1. Ivanov S.A., Nanda J., Piryatinski A., Achermann M., Balet L.P., Bezel I.V., Anikeeva P.O.,

Tretiak S., Klimov V.I. (2004) Light amplification using inverted core/shell nanocrystals:

towards lasing in the single-exciton regime // J.Phys.Chem.B., v.108., №30. p.10625-

10629.

2. Kim S., Fisher B., Eisler H.-J., Bawendi M. (2003) Type-II Quantum Dots:

CdTe/CdSe(Core/Shell) and CdSe/ZnTe(Core/Shell) Heterostructures // J.Am.Chem.Soc.,

v.125., p.11466-11467.

3. Scholes G.D., Jones M., Kumar S. (2007) Energetics of Photoinduced Electron-Transfer

Reactions Decided by Quantum Confinement // J. Phys. Chem. C, v.111, p.13777-13785.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №07-03-00843-а.

29

Исследование системы «Глинистые минералы – известь – цемент – вода»

Дмитриева Т.В.

Аспирант кафедры «Строительное материаловедение, изделия и конструкции»

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

Белгород, Россия

tdmitrieva-bel@yandex.ru

Исследование системы «глинистые минералы – известь – вода» показало, что

применение извести в качестве вяжущего компонента грунтобетона позволяет не только

уменьшить емкость поглощения грунтов, активизируя процессы гидролиза и гидратации

клинкерных минералов, но и сформировать зародыши кристаллизационной структуры,

которые впоследствии могут являться центрами кристаллизации.

В

период длительного твердения установлено наличие

глобулярных

новообразований с явно выраженными оолитоподобными составными частями,

соединенными между собой в виде цепочек. В начальные сроки твердения происходят

не только физико-механические процессы, но и химическое взаимодействие с

формированием зародышевых фаз, что приводит к переходу конденсационной

структуры смеси в конденсационно-кристаллизационную структуру композита.

На зарождение новообразований в грунтобетоне оказывают влияние поверхности

глинистых минералов, соприкасающиеся с жидкой фазой, и сетки сформированного

скелета новообразований. Отдельные участки неоднородной поверхности по отношению

к процессу образования фазы обладают различной активностью, которая определяется

физико-химической природой участка.

При введении в грунто-известковую массу цемента происходит разрыв сплошности

новообразованных каркасов, возникновение дефектов поверхности, т.е. наиболее

активных участков всей грунто-известковой системы, которые также будут участвовать

в реакциях, приводящих к синтезу новообразований, и упрочнению структуры.

Поглощение Ca

2+

приводят к образованию новых нерастворимых в воде веществ.

Цементирующее действие новообразований обуславливает уменьшение дисперсности,

рост агрегированности, упрочнение структуры образцов. При этом происходит

химическое разрушение кристаллической решетки минералов, наиболее проявляющееся

у каолинита. В результате взаимодействия компонентов смеси, состоящей из глинистых

минералов, извести и цемента, в период ее твердения возникают новообразования

кристаллического характера, образующие разветвленный, жесткий водоустойчивый

каркас, наличие которого меняет первоначальную структуру грунта и грунто-

известкового композита.

Материал, имеющий жесткий каркас новообразований, пористое пространство

которого заполнено частицами грунта, является наиболее эффективным, однако,

экономически невыгодным. С учетом экономической эффективности системы

оптимальная структура композита предполагает заполнение пустот между частицами

глинистых минералов жестким каркасом новообразований, придавая дополнительную

прочность синтезируемому материалу.

Таким образом, исследуемая модель «глинистые минералы – известь – цемент –

вода» позволяет прогнозировать возникновение определенных структур в грунтобетоне

в эксплуатационный период и, следовательно, регулировать свойства получаемого

дорожно-строительного материала.

30

Получение стабильных коллоидных растворов на основе магнитных

наночастиц γ – Fe

2

O

3

с использованием гуминовых кислот

Дубов А. Л.

Студент

Московский Государственный Университет им. М.В.Ломонсова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

alexander.dubov@gmail.com

На сегодняшний день большое внимание ученых привлекают к себе

биосовместимые магнитные наночастицы на основе оксидов железа. Одной из

причин, вызывающих этот интерес, является их возможное использование в медицине

для диагностики и лечения различных заболеваний. Некоторыми из областей

применения таких частиц являются гипертермия, магнитная сепарация белков,

использование в качестве контрастных агентов для получения изображений методом

магнитно-резонансной томографии, направленный транспорт лекарств и др.

Основными факторами, которые необходимо учитывать при выборе методики

синтеза магнитных наночастиц, являются химический состав, размер, анизотропия и

различные морфологические особенности. Эти факторы предопределяют физические

свойства частиц, такие как: температура Кюри, намагниченность насыщения,

величина магнетокалорического эффекта – а следовательно, и медико-биологическую

эффективность их использования. Однако у большинства из существующих на

сегодняшний день методик синтеза магнитных наночастиц с заданными свойствами, в

том числе и для биомедицинского применения, однако при этом существует целый

ряд недостатков, к основным из которых относятся проблемы получения и хранения

этих частиц в неагрегированном состоянии и быстрого перевода их в раствор.

В настоящей работе нами была разработана методика синтеза магнитных частиц

γ-Fe

2

O

3

с использованием метода пиролиза аэрозолей, определены условия получения

метастабильных магнитных фаз, обладающих необходимой магнитной структурой.

Для предотвращения возможной агрегации частиц

магнитной фазы были получены композиты магнитных

частиц в водорастворимой соляной матрице из NaCl.

Данный метод позволяет получать микрокапсулы

данного композита размером 0,1-2 мкм, размер

наночастиц магнитной фазы при этом составляет 15-20

нм. Для стабилизации наночастиц в водном растворе

после растворения солевой матрицы использовали

раствор гуминовых кислот. Гуминовые кислоты

обладают набором преимуществ по сравнению с

используемыми на сегодняшний день поверхностно-

активными веществами, такими как нетоксичность,

устойчивость

к

разложению

в

условиях

физиологической среды, наличие большого количество

функциональных групппб четкий контроль размеров и

др. При растворении, полученных микросфер в

растворе гуминовых кислот образовывался стабильный

в течение длительного времени коллоидный раствор.

Полученные образцы были охарактеризованы с использованием методов РФА,

СЭМ, ПЭМ, DLS, с мессбауэровской спектроскопии и магнитных измерений.

Рис. Данные ПЭМ для

наночастиц γ – Fe

2

O

3

,

стабилизированных

гуминовыми кислотами.

31

Получение высокопористых углеродных материалов на основе оксида графита

с нанесенными наночастицами платины

Дунаев А.В., Бельмесов А.А.

Аспирант

Московский Государственный Университет им М.В. Ломоносова, факультет наук о

материалах, Москва, Россия

dunaevav@yandex.ru

Если бы мы могли расщепить кристалл графита на индивидуальные слои,

поверхность такого материала составила бы порядка 2600 м

2

/г, что более чем в два раза

больше площади поверхности таких высокопористых углеродных материалов как сажи и

активированные угли. Хотя в действительности графеновые слои нестабильны и

колапсируют, образуя углеродные наноструктуры (нанотрубки, фуллерены и т.д.), в

отдельных случаях природу удается обмануть. Так, например, используя процесс

интеркаляции, мы можем заполнить все межслоевые промежутки в структуре графита,

то есть фактически получить доступ ко всей поверхности графеновых листов. Данный

подход, в частности, использовался многими учеными для стабилизации частиц

металлов в нанометровом состоянии. Однако, не смотря на интенсивные исследования,

стабильные частицы размером менее 10 нм расположенные в графитовой матрице

получить так и не удалось. Основной проблемой явилось отсутствие связей между

графеновым слоем и наночастицей, что приводило к их мигрированию под действием

температуры и слипанию в более термодинамически выгодные кластеры большего

размера. В настоящей работе было решено провести стабилизацию наночастиц металла в

окисленной графитовой матрице. Согласно литературным данным функциональные

группы связывают частицы металла и препятствуют их свободному передвижению по

поверхности графена, поэтому ожидалось, что таким образом нам удастся получить

углеродный материал, содержащий наночастицы металла.

Нами было проведено исследование процесса получения углерод-платинового

материала путем термического восстановления интеркалированных соединений оксида

графита с аммиачными комплексами платины. Первоначально установлено, что

термическое разложение окисленной графитовой матрицы носит сложный ступенчатый

и завершается полностью только при температуре 950°С. Образование металлической

платины наблюдается уже при температуре 400°С. Таким образом, умеренная

термическая обработка позволяет нам получить частично окисленный углеродный

материал, содержащий частицы платины имеющие, не смотря на высокое содержание

металла в материале, нанометровый размер. Различными методами показано, что

образующаяся высокопористая структура (650м

2

/г) состоит из турбостратных

графитовых фрагментов, соединенных между собой sp

3

-гибридизованными атомами

углерода. Методами ИК-спектроскопии и элементного анализа установлено, что

углеродная структура содержит 20 массовых % кислорода, преимущественно

находящегося в форме карбонильных групп. Методом просвечивающей электронной

микроскопии было показано, что частицы платины стабилизируются в матрице и,

несмотря на высокую температуру получения, имеют размер 2-4 нм.

32

Воздействие ультразвука на деформационно-прочностные характеристики

политетрафторэтилена и композитов на его основе

1

Егоров В.В.

2

Студент биолого-географического факультета химического отделения

Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова, Якутск, Россия

Insandio@yandex.ru

Одним из перспективных направлений в науке о полимерах и материаловедении

последних лет является получение полимерных материалов, обладающих комплексом

улучшенных или новых свойств. Для достижения заданных свойств полимерных

материалов используют различные способы повышения активности используемых

наполнителей, таких как поверхностная модификация.

В данной работе рассмотрено влияние ультразвукового воздействия на порошковые

композиции политетрафторэтилена (ПТФЭ) и композитов на его основе на их

деформационно-прочностные характеристики.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное

движение частиц среды. Частота ультразвука превышает 15-20 кГц. Метод

ультразвукового воздействия позволяет обрабатывать очень твердые и хрупкие

материалы. Приготовление смесей с помощью ультразвука применяется для

приготовления однородных смесей (гомогенизации).

Объектами исследования являются ПТФЭ марки Ф-4 и композиты на его основе,

содержащие в качестве наполнителя фторопласт марки Ф-4НТД-2. Содержание Ф-

4НТД-2 в композите соответствовало до 3 мас.%.

Образцы для испытаний изготавливали: 1) по стандартным методикам (ГОСТ

10007-80); 2) подвергали порошковые композиции ультразвуковому воздействию в

ультразвуковой ванне фирмы «Fritsch» в течение 10 мин, после чего из них

изготавливали образцы для испытаний.

Физико-механические свойства полимерных композиционных материалов (ПКМ)

(предел прочности при растяжении

р

, относительное удлинение при разрыве

р

, модуль

упругости ) определяли на стандартных образцах (ГОСТ 11262-80). Испытания

проводили на разрывной машине ―UTS-2‖ (Германия) при скорости перемещения

подвижных захватов 100 мм/мин.

На основании проведенных исследований установлено, что добавление до 1 мас.%

фторопласта марки Ф-4НТД-2 в ПТФЭ без ультразвукового воздействия приводит к

повышению относительного удлинения при разрыве на 23 %, при этом прочность при

растяжении остается на уровне исходного полимера. Увеличение содержания Ф-4НТД-2

до 3 мас.% приводит к снижению этих параметров. Воздействие ультразвука на порошок

ПТФЭ приводит к повышению на 25 % его относительного удлинения, и в 1,5 раза

прочности. Воздействие ультразвука на порошковые композиции с содержанием Ф-

4НТД-2 до 3 мас.% приводит к повышению относительного удлинения в 1,8 раз и

прочности при растяжении в 1,3 раза по сравнению с исходным полимером, и в 2 и 1,5

раза соответственно по сравнению с композитами, полученными по стандартной

технологии. Это, вероятно, связано с тем, что при такой обработке происходит

разрушение агломератов наполнителя и полимера, вследствие чего образуется

гомогенная система с равномерным распределением частиц наполнителя в полимерной

матрице.

Таким образом, на основании проведенных исследований показано перспективность

ультразвукового воздействия на

порошковые

композиции

для повышения

деформационно-прочностных характеристик ПКМ.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №09-03-98502-р_восток_а).

2

Автор выражает признательность доценту, к.т.н. Петровой П.Н. за помощь в подготовке тезисов.

33

Пентаборат галогениды свинца как потенциальные конверторы лазерного

излучения

Егорова Б.В.

студентка

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

bayca@mail.ru

Одной из актуальных проблем фундаментального материаловедения является

создание твердотельного источника лазерного излучения в УФ диапазоне спектра.

Наиболее перспективным путем решения проблемы представляется конвертирование

ИК излучения «стандартных» лазерных источников в УФ излучение с помощью эффекта

генерации второй оптической гармоники (ГВГ) в нелинейно-оптических (НЛО)

кристаллах. Из литературы [1,2] известно, что пентаборат галогениды свинца Pb

2

B

5

O

9

L

(L = Cl, Br) со структурой хильгардита генерируют сигнал второй гармоники аномально

высокой интенсивности, что выдвигает их в число перспективных материалов для

конверторов ИК - УФ излучения. С позиций имеющихся на сегодняшний день

теоретических моделей явлений НЛО уникальность указанных соединений свинца не

находит своего объяснения [2]. В данной работе мы провели синтез, РФА и ГВГ

диагностику

фаз

в

следующих

системах:

Pb

2-x

М

x

B

5

O

9

Cl

(М=Sr

x=0;0,25;0,5;0,75;1;1,25;1,5;1,75;2; M=Eu x=0;1;2; M=Ba x=0;0,05;0,25;0,5). Во всех

изученных системах имело место резкое падение интенсивности сигнала ГВГ по мере

возрастания величины х, что дает основание связать чрезвычайно высокую

эффективность ГВГ соединениями Pb

2

B

5

O

9

L (L = Cl, Br) с влиянием неподеленной

электронной пары свинца (II). Для уточнения кристаллической структуры Pb

2

B

5

O

9

Cl и

Sr

2

B

5

O

9

Cl нами из раствора в расплаве галогенида свинца или стронция выращены

монокристаллы этих пентаборат галогенидов. Решение структуры Pb

2

B

5

O

9

Cl (Оленев

А.В.) и проведение на ее основе квантовохимического расчета (Кузнецов А.Н.)

подтвердили наличие стереохимической активности неподеленных электронных пар

атомов свинца. Наличие в рассматриваемой системе PbO-B

2

O

3

-PbL

2

(L = Cl, Br)

стеклообразующего оксида бора открывает путь создания НЛО стеклокомпозитных

материалов на основе хильгардитных соединений для устройств интегральной оптики. В

соответствии с этой посылкой, мы предприняли изучение стеклообразования и

кристаллизации Pb

2

B

5

O

9

Br. Методом закалки расплава стехиометрического состава или

шихты с избытком B

2

O

3

, PbBr

2

или с добавками Pb

2

B

5

O

9

Cl получены различные образцы

стекла. С помощью ДТА установлены температуры их стеклования и кристаллизации.

Проведен отжиг стекол при температурах: 445, 450, 460 и 465°С. По данным СЭМ и

EDX анализа (Гаршев А.В.), в результате отжига в образцах происходит образование

зерен диаметром 10-100 мкм, состав которых обогащен бромом по сравнению с

матрицей, которая, соответственно, является преимущественно боратной. Методом РФА

отожженных препаратов показано, что в процессе отжига образцов имеет место

кристаллизация именно хильгардитной фазы. Стекла и стеклокомпозиты тестированы

методом ГВГ. При сопоставлении данных СЭМ и ГВГ обнаружено, что сигнал ГВГ

наибольшей интенсивности (45 отн. ед. по кварцу) наблюдается для образца

отожженного при 460°С, у которого имеет место интенсивное формирование зерен

диаметром 2 мкм. Полученные данные свидетельствуют о перспективности НЛО

стеклокомпозитов на базе хильгардитных фаз для практических приложений.

Литература

1. Белоконева Е.Л., Кабалов Ю.К., Димитрова О.В., Стефанович С.Ю

Кристаллография 2002, 47, 6, 1013

2. P.A.Plachinda, V.A.Dolgikh, S.Yu. Stefanovich, P.S. Berdonosov Solid State Sciences

2005, 7, 1194.

34

Синтез и свойства магнеторезистивных стеклокерамических композитов

содержащих манганит лантана-стронция.

Елисеев А.А., Васильев А.В.

Студент 1 курс, аспирант 2 г/о

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

artem@71.ru

Материалы, обладающие магнеторезистивными свойствами, находят множество

применений в современном технологическом производстве. Одним из важных и

перспективных направлений развития является компьютерная технология. В ней

магнеторезистивные материалы могут быть использованы, например, для создания

носителей информации: считывающие головки жестких дисков, работающие с высокой

точностью и в большем интервале температур, магнеторезистивные элементы

оперативной памяти MRAM (Magnetic Random Access Memory) время отклика и

энергопотребление которой меньше чем у Flash- и DRAM-памяти.

Для композитов на основе манганитов характерны два типа эффектов

магнетосопротивления собственные (в частности колоссальное магнетосопротивление,

проявляющееся в температурном интервале близком к температуре Кюри) и

несобственные (туннельное магнетосопротивление, величина которого увеличивается с

понижением температуры и достигает максимума примерно при 77К). Таким образом,

становится возможным получить образец, обладающий магнетосопротивлением в

достаточно широко интервале температур.

Ранее нашей группой был получен состав La

1-x

Sr

x

MnO

3

* 1SrB

2

O

4

, у которого MR

при 77К достигало 15,4% в поле 2000Э. Другие составы показывали величину MR

меньшую относительно этого образца. Целью работы стало исследование стеклокерамик

близкого состава для выявления состава с наибольшей величиной магнетосопротивления

в наибольшем интервале температур.

С этой целью были получены образцы стеклокерамики состава La

0.7

Sr

0.3

MnO

3

*

1.2SrB

2

O

4

La

0.7

Sr

0.3

MnO

3

* 0.9SrB

2

O

4

.

По данным РФА полученный образцы состояли преимущественно из 2-х фаз:

манганит лантана стронция состава La

0.7

Sr

0.3

MnO

3

и борат стронция SrB

2

O

4

.

По результатам магнетометрии образцов стеклокерамики величина намагниченности

насыщения у образца состава La

0.7

Sr

0.3

MnO

3

* 1.2SrB

2

O

4

составляет 7.3 э.м.е/г, а

коэрцитивная сила 140 Э.

Сканирующая электронная микроскопия показала равномерное распределение

магнитных частиц размером около 1 мкм в боратной матрице.

35

Синтез и исследование новых составов в системе La-Ag-Mn-O

Ельцов А.И.

Студент

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

eltsov21@mail.ru

Гипертермией называется процесс перегревания организма, вызванный наружным

воздействием на него внешних факторов. Гипертермия применяется при лечении

онкологических заболеваний, т.к. раковые клетки более чувствительны к нагреву до

43 С, чем здоровые. В локальной гипертермии задача равномерного нагрева опухоли

может быть решена в рамках новых технологий магнитной гипертермии, сущность

которой заключается в использовании веществ, испытывающих магнитный фазовый

переход при температуре 43-48°С. Под действием переменного магнитного поля

ферромагнетики разогреваются до температуры Кюри и автоматически поддерживают

данную температуру. Таким образом, для локальной гипертермии необходимо

использовать материалы с температурой Кюри 43-48

o

C.

Одними из перспективных материалов данного направления являются манганиты

состава La

1-x

Ag

y

MnO

3+δ

. В ходе работы были синтезированы образцы La

0,68

Ag

0,4

MnO

3+

,

La

0,85

Ag

0,15

MnO

3+

, La

0,85

Ag

0,1

MnO

3+

и La

0,77

Ag

0,23

MnO

3+

. Синтез осуществлялся

методом химической гомогенизации с использованием беззольных фильтров, в качестве

исходных реактивов использовали растворы нитратов лантана, серебра и марганца с

концентрацией, определѐнной методом гравиметрии. Все образцы были исследованы

методами рентгенофазового анализа (РФА), рентгеноспектрального микроанализа

(РСМА), сканирующей электронной микроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно-

связанной плазмой (ICP MS).

По данным РФА образец La

0,68

Ag

0,4

MnO

3+

представляет собой трехфазный образец,

содержащий кроме фазы манганита лантана-серебра фазы Mn

2

O

3

и металлического

серебра. Данный факт указывает на то, что данный состав не принадлежит области

гомогенности твѐрдых растворов в системе La-Ag-Mn-O. Для этого трѐхфазного

порошка измерена температура Кюри = 51 С, которая соответствует составу манганита

лантана-серебра, находящегося в равновесии с металлическим серебром и оксидом

марганца. Определение точного состава данного предельного манганита является

сложной задачей, поэтому определение еѐ температуры Кюри является одной из еѐ

фундаментальных характеристик.

Образцы La

0,85

Ag

0,15

MnO

3+

, La

0,85

Ag

0,1

MnO

3+

и

La

0,77

Ag

0,23

MnO

3+

были

исследованы методом РФА. Полученные манганиты имеют структуру ромбоэдрически

искажѐнного перовскита. Исследовано влияние допирования серебра в структуру

манганита при постоянном дефиците лантана, а также влияние содержания серебра в

манганите при полностью заполненной А-подрешѐтке перовскита. Для всех составов

определена температура перехода из парамагнитного в ферромагнитное состояние

(температура Кюри).

36

Нанокластеры из атомов переходных элементов в электронно-ионных проводниках

на основе галлата лантана.

Жарикова Э. В.

1

, Сидорова Н. Ю.

Аспирант, студент

Санкт-Петербургский Государственный Университет

химический факультет, Санкт-Петербург, Россия

Aketi-M@yandex.ru

Соединения на основе галлата лантана, допированного стронцием и переходными

элементами привлекают все более широкое внимание исследователей благодаря их

уникальным свойствам, а именно, наличием в них электронно-ионной проводимости.

Это позволяет использовать эти соединения в качестве катодов в твердооксидных

топливных элементах (SOFC), кислородных сит и в других областях электроники.

Однако до сих пор не вполне понятна природа проводимости, а также причины

стабилизации кислородных вакансий в таких системах. Предлагаемое объяснение

стабилизации структуры перовскита при одновременном введении стронция в позиции

лантана и переходного элемента в позиции галлия за счет увеличения степени окисления

последнего не выдерживает критики, поскольку в таком случае в структуре не должно

быть вакансий в кислородной подрешетке, и ионная проводимость не может иметь

места.

Системы типа La

1-0.2x

Sr

0.2x

M

x

Ga

1-x

O

3

представляют собой разбавленные твердые

растворы, поэтому была предпринята попытка исследовать их методом магнитного

разбавления, т.е. изучения магнитных свойств разбавленных твердых растворов

изоморфного замещения. При этом мы меняем переходный элемент (M=Cr, Mn, Co, Ni,

Cu), сохраняя соотношение переходный металл:стронций равным 5:1, как это в

большинстве случаев происходит на практике. Исследование хромсодержащих твердых

растворов La

1-0.2x

Sr

0.2x

Cr

x

Ga

1-x

O

3

и LaСr

x

Ga

1-x

O

3

показало, что в системе не происходит

окисления Cr(III) до Cr(IV), и стабилизация структуры перовскита, очевидно, связана с

образованием нанокластеров из атомов хрома, включающих в себя кислородные

вакансии.

При допировании галлата лантана никелем (LaNi

x

Ga

1-x

O

3

) оказывается, что

одиночные атомы никеля(III) в твердых растворах находятся в состоянии спинового

равновесия

4

T

1g

2

E

g

, причем основным состоянием является низкоспиновое

2

E

g

. С

ростом концентрации увеличивается доля кластеров из атомов никеля(III) в

низкоспиновом состоянии. При этом растет электропроводность n-типа. FLAPW-GGA

расчеты полностью подтвердили выдвинутую на основании эксперимента модель

электронного строения галлатов лантана, допированных никелем.

При введении стронция в систему с никелем на бесконечном разбавлении часть

никеля оказывается, так же как и в системах без стронция, в состоянии спинового

равновесия, а часть в низкоспиновом состоянии. С ростом концентрации увеличивается

доля кластеров с ферромагнитным обменом между атомами никеля(III).

Исследование галлатов, допированных кобальтом, показало что кобальт, так же как и

никель находится в состоянии спинового равновесия, причем в галлате, допированном

только кобальтом, доля низкоспинового кобальта оказывается выше, чем в галлате,

допированном кобальтом и стронцием. В галлатах же допированных марганцем даже на

бесконечном разбавлении остаются кластеры из атомов марганца, что подтверждает

наличие тенденции к усилению кластеризации атомов переходного элемента в галлатах

по сравнению с алюминатами. Возможно, последнее обстоятельство и лежит в основе

необычных электопрповодящих свойств, демонстрируемых именно допированными

галлатами лантана.

1

Автор выражает благодарность Чежиной Н.В. за помощь в подготовке тезисов

37

Влияние способов получения на оптические свойства нанокристаллов диоксида

олова

Журбина И.А.

1

,

аспирант, магистр физики

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

zhurbina@vega.phys.msu.ru

Одним

из

широко

используемых

при

создании

газовых

сенсоров

полупроводниковых материалов является диоксид олова (SnO

2

). Для повышения

чувствительности сенсоров на основе SnO

2

в последнее время применяются его

нанокристаллические формы. В работе было изучено влияние состояния поверхности

нанокристаллов на их оптические свойства.

Исследуемые в работе образцы были получены золь-гель методом при последующем

термическом отжиге на воздухе при температурах Т

a

=300 1000

0

C. Средний размер

частиц по данным рентгеновской дифракции для разных образцов был в диапазоне от 3

нм до 45 нм. Изучение оптических свойств методом комбинационного рассеяния света и

фотолюминесценции выполнялось на микрорамановском спектрометре Horiba Jobin

Yvon HR800 с использованием излучения Ar-лазера ( =488 нм) на воздухе. Измерения

ИК спектров поглощения проводились на Фурье-спектрометре Bruker IFS 66v/S в

вакууме 0.002мбар. Эксперименты проводились при комнатной температуре.

Данные ИК-спектроскопии показали, что использование моногидрата гидразина

(N

2

H

4

*H

2

O) в качестве прекурсора приводит к значительным изменениям

поверхностных свойств. Наблюдается более интенсивное поглощение молекул воды. В

ИК-спектрах поглощения образца, приготовленного осаждением моногидрата

гидразина, присутствует ярко выраженные максимумы, соответствующие поглощению

адсорбированных на поверхности образца гидроксильных групп O-H. Появляются пики

на частотах 970сm

-1

и 1060 cm

-1

, соответствующие поверхностным колебаниям Sn=O.

В спектрах комбинационного рассеяния происходит уширение и резкое уменьшение

амплитуды максимумов, соответствующих рассеянию на объемных фононах. Образцы,

приготовленные осаждением N

2

H

4

*H

2

O, обладают сильными люминесцентными

свойствами, что можно объяснить высокой дефектностью поверхности. Использование

моногидрата гидразина приводит к стабилизации поверхности. Термический отжиг по

данным рентгеновской дифракции практически не приводит к уменьшению удельной

поверхности. Более того, он не оказывает влияния на люминесцентные свойства

исследуемых образцов.

1

Автор выражает благодарность проф. Тимошенко В.Ю. за научное руководство данной работы , доц.

Румянцевой М.Н.и проф. Гаськову А.М. за предоставленные образцы.

38

Синтез и свойства фосфатных апатитов, содержащих ионы меди в

гексагональных каналах

Зыкин М.А.

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Факультет наук

о материалах, Москва, Россия

miha-fnm@mail.ru

Предметом данной работы являются соединения со структурой апатита. Общую

формулу фосфатных апатитов можно представить в виде А

5

(РО

4

)

3

Х, где А может быть

представлена катионами щелочноземельных металлов. Эти соединения характеризуются

наличием свободных тетраэдров фосфатных групп, образующих вместе с частью

катионов гексагональные каналы, в которых расположены анионы, обозначенные Х.

Наиболее часто в этих позициях находятся анионы ОН

-

, F

-

и Cl

-

. В данной работе в

кальциевые и стронциевые апатиты вводились ионы меди, которые входили в

гексагональные каналы, о чѐм можно судить по изменению параметров элементарной

ячейки. Эти соединения характеризуются наличием окраски, что позволяет

рассматривать их как перспективные неорганические красители.

В спектре поглощения полученных образцов присутствуют две интенсивные

полосы, отнесѐнные к d-d переходам меди (II) в линейной координации. Также в спектре

присутствуют полосы меньшей интенсивности. Интенсивность основных полос

коррелирует с содержанием меди в образцах. Относительная интенсивность

дополнительных полос уменьшается с уменьшением содержания меди. Был сделан

вывод, что эти полосы связаны с медью, встающей в позиции кальция в решѐтке.

Дополнительные полосы практически отсутствуют в спектрах стронциевых

образцов, что можно объяснить большой разницей радиусов ионов стронция и меди. В

связи с этим замещение медью стронция в решѐтке сильно затруднено.

В процессе работы оценивалась доля меди (II) в общем содержании меди в образцах

при помощи йодометрического титрования и магнитных измерений. Выяснено, что медь

в каналах находится как в степени окисления +2, так и +1.

39

Эффективное вяжущее низкой водопотребности

Иванов А.В.

аспирант1–гогодаобученияинститутастроительногоматериаловедения

Белгородскийгосударственныйтехнологическийуниверситет им.В.Г.Шухова,Белгород,Россия

simvol031@ya.ru

Для получения высококачественных бетонов и повышения эффективности

использования цемента в бетоне применяют вяжущие низкой водопотребности (ВНВ).

В этих материалах к основному вяжущему компоненту добавляют специальные добавки

и активные минеральные компоненты, в том числе обладающие вяжущими свойствами.

При этом добиваются как существенного улучшения реологических свойств цементного

теста, так и прочности и других свойств вяжущего и бетонов на его основе. Вяжущие с

меньшей нормальной густотой позволяют получать изопластичные бетонные смеси при

пониженном водоцементном отношении, что обеспечивает большую плотность

структуры бетона и его прочность.

Технический эффект вяжущих низкой водопотребности по сравнению

с

портландцементом определяется в сочетании двух основных факторов – повышения

прочности на 20…50 МПа и повышения заполнителеемкости до 1:10…1:18, что

обеспечивает снижение приведенной энергоемкости одной тонны ВНВ и экономичность

его производства и применения. Основой этого эффекта является явление химической

прививки органической составляющей к клинкерной составляющей в процессе

совместного помола.

Проведена

исследовательская работа

по получению

вяжущего низкой

водопотребности с использованием минеральных добавок (доменного гранулированного

шлака и кварцевого песка) и

водопонижающей добавки «Полипласт СП− 1».

Полученные ВНВ─50, ВНВ─100 анализировали на распределение по размерам частиц

вяжущего с использованием метода лазерной гранулометрии.

Для ВНВ─100 (100% клинкера, добавление гипса и добавки «Полипласт СП− 1»)

величина нормальной густоты цементного теста находилась в пределах 17…20%, а

прочностные характеристики до 107 МПа. Для ВНВ─50 (50% клинкера, 50 %

минеральных добавок и добавка «Полипласт СП− 1») величина нормальной густоты

цементного теста составляла от 20 до 22,5%, а прочностные показатели в 28–суточном

возрасте нормального твердения составляли до 80 МПа.

Использование

разработанных

вяжущих

низкой

водопотребности

ВНВ─50, ВНВ─100 позволит решить одну из важнейших задач промышленности

строительных материалов − разработку и обеспечение строительства эффективными,

малоэнергоемкими и экологически чистыми материалами, изготавливаемыми по

безопасным технологиям с использованием местных сырьевых ресурсов, отходов и

побочных продуктов промышленности.

Литература

1. Лесовик В.С., Лесовик Р.В., Алфимова Н.И. Проблемы расширения номенклатуры

вяжущих веществ/ Международный конгресс производителей цемента: Сб. докл. –

Белгород.– 2008. – С. 30 – 34

2. Лесовик В.С., Елистраткин М.Ю.,

Бурякова Ю.А. К проблеме снижения

энергоемкости ВНВ/ Наука и образование как фактор оптимизации среды

жизнедеятельности: Материалы Междунар. наун.-практ. конф.-семинара. –

Волгоград: ВГАСУ, 2004. – С. 65 – 68.

3. Сулейманова Л.А., Лесовик Р.В., Глаголев Е.С., Сопин Д.М. Высококачественные

бетоны на техногенном сырье для ответственных изделий и конструкций/Вестник

БГТУ имени В.Г. Шухова. – 2008. – №4. С. 34 – 37.

40

Разработка многофункциональных энергонезависимых устройств на основе

твердофазного растворения меди в наноструктурированном графите

1

Ивахненко А. А.

2

студент

Курский государственный технический университет, факультет инноваций и

управления, Курск, Россия

I_alex2004@mail.ru

В работе рассматриваются процессы твердофазного растворения меди в

наноструктурированном графите, образующем покрытия (рис. 1 а). Такие покрытия

удается получать оригинальным электрохимическим методом, при котором частицы

графита из коллоидного раствора в однородном электрическом поле осаждаются

перпендикулярно поверхности медного электрода. Ранее отмечалось, что полученные

таким образом элементы обнаруживают возникновение разности электрического

потенциала между покрытием из наноструктурированного графита и медью (рис. 1 б),

что представляет самостоятельный практический интерес. В настоящем исследовании

учитывается то, что энергия активации диффузии атомов меди составляет менее 0.01 эВ,

что значительно меньше ее значения для атомов графита. Нахождение одиночных

атомов меди между слоями бездефектного графита энергетически невыгодно, так как

энергия их растворения равна около 0.3 эВ/атом. Поэтому в процессе диффузии атомов

меди в наноструктурированный графит они могут собираться в кластеры. Их

минимальный размер составляет четыре атома. Однако энергетически они все же менее

выгодны, чем объемное состояние металлической меди. В процессе диффузии атомы

меди, с одной стороны, являясь источниками избыточных электронов, насыщают

граничные атомы углерода наноструктурированного покрытия, что позволяет объяснить

возникновение Э.Д.С., а с другой стороны, они же образуют с ними ковалентные связи.

Возникающие при этом полупроводниковоподобные структуры обладают шириной,

определяемой степенью насыщения медью такого покрытия. Величина этой

запрещенной зоны достигает практически значимой величины порядка двух электрон-

вольт. Часть диффундирующих атомов меди формирует металлические кластеры, и в

контакте с полупроводниковыми медь-углеродными областями может образовывать, так

называемые, барьеры Шоттки, наряду с этим, насыщенные электронами области

наноструктурированного углеродного покрытия выступают в качестве встроенных

источников электрической энергии типа гальванических элементов. Таким образом, на

основе медь-углеродных наноструктурированных систем возможно также создание

энергонезависимых полупроводниковых устройств, к примеру, фотоэлектронных

(рис. 1 в).

Рис. 1. Атомно-силовая топографическая сканограмма, схематическое изображение диффузии меди в

покрытие графита и эквивалентная схема применения многофункциональных энергонезависимых

устройств.

1

Тезисы доклада основаны на материалах исследований, проведенных в рамках гранта Правительства

Хабаровского края 15-И-24 от «18» апреля 2007, а также при финансовой поддержке Президиума ДВО РАН,

грант №03-3-А-02-059 2003 г.

2

Автор выражает признательность профессору, д.ф.-м.н. Кузьменко А.П. за помощь в подготовке тезисов.

41

Штукатурные смеси с использованием базальтовых волокон

Ильинская Г. Г.

студент

Белгородский Государственный Технологический Университет им. В. Г. Шухова,

Институт Строительного Материаловедения, Белгород, Россия

Galinyshka.87@mail. ru

В настоящее время в строительстве в результате появления новых конструктивных

систем и конструкционных материалов, совершенствования технологических процессов

произошла основательная переоценка подходов к выбору материалов, используемых для

штукатурных и монтажных работах, а также при ремонте зданий. При этом наибольший

объем производства и потребления приходится на долю сухих смесей на цементной

основе.

Качество, надежность и долговечность – вот основные требования, которые

предъявляются сегодня к строительным материалам. Этим требованиям отвечают и

штукатурные смеси на основе композиционного вяжущего с использованием

базальтовых волокон, которые стали неотъемлемой частью современного строительства.

Введение различных базальтовых волокон позволяет изменять в широких пределах

технологические свойства растворных смесей и строительно-технические свойства

растворов, а также улучшить физико-механические, физико-химические (стойкость в

агрессивных средах) характеристики штукатурных смесей для ремонтных работ.

Анализ литературных данных показал сравнительно малое количество детальных

исследований по изучению использования базальтовых волокон при получении

штукатурных смесей и их влияния на свойства.

Целью данной работы является исследование влияния некоторых базальтовых

волокон

(«Ivotsteklo»,

БСТВ

«Новгородского

завода

стекловолокна»,

ООО «БАСК») на физико-механические характеристики бетона, а также подбор

оптимальной концентрации базальтовых волокон и исследование микроструктуры

полученных образцов.

Изучение влияния базальтовых волокон на прочностные свойства штукатурных

смесей проводилось на стандартных образцах-балках размером 40х40х160 мм, которые

хранились в нормальных условиях. Испытания образцов проводились на 28 сутки по

методикам, указанным в ГОСТ 310.4–2003. Таким образом, введение в штукатурные

смеси этих видов волокон наблюдается повышение прочностных характеристик.

Также были проведены исследования по изучению микроструктуры полученных

образцов на основе базальтовых волокон. В результате наблюдается гидратация

клинкерных минералов с образованием гидросиликатов кальция на поверхности

базальтового волокна.

Проведенные исследования показали возможность применения данных базальтовых

волокон в качестве армирующего материала для штукатурных смесей.

Литература

1. Смирнов Б.И. О стойкости стеклянных волокон в щелочных агрессивных средах /

Б.И. Смирнов, К.С. Зацепин – М. Стройиздат. 1988. – 120 с.

2. Кнотько А.В., Химические процессы при термообработке базальтового волокна

/А.В. Кнотько, В.И. Путляев, В.К. Иванов, Ю.Д. Третьяков // Коррозия:

материалы, защита. – 2007. – №3. – С. 28

3. Сари М. Армированные волокнами вяжущие композиционные материалы, вклад

полиамидных волокон / М. Сари, Дж. Лекселент // Тр. междунар. науч.-техн. конф.

«Современные технологии сухих смесей в строительстве». – Петербургский

государственный университет путей сообщения, – 2001.– №5. – С. 48–61

42

Исследование интермедиата в системе олеат кадмия/ триоктилфосфин

теллурид

Ирхина А.А.

студентка II курса

Факультет наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова

prinston3@yandex.ru

В последнее время наблюдается огромный интерес к так называемым квантовым

точкам – нанокристаллам полупроводников. Это, прежде всего, связано с тем, что

квантовые точки имеют дискретный электронный спектр и проявляют квантово-

размерные свойства. Возможность управления электронным спектром квантовых точек

позволяет говорить о возможности создания на их основе ―искусственных атомов‖.

В процессе образования и роста квантовых точек интересно то, что форма их

получается самой разнообразной: от сфер до тетраподов и звѐзд. Так, например,

тетраподы состоят из ядра и четырѐх лучей, выходящих из него. Их образование

наименее изучено, однако в одной из работ была высказана гипотеза о том, что ядро и

лучи тетраподов имеют разную кристаллографическую структуру (кубическую и

гексагональную соответственно) и вероятно образуются последовательно, т.е. нуклеация

тетраподов носит двухстадийный характер и возможно протекает через образование

некоего промежуточного соединения.

Поэтому целью данной работы являлось проследить образование интермедиата в

системе олеат кадмия - триоктилфосфин теллурид, а также стадию нуклеации и роста

нанокристаллов CdTe.

Синтезы в данной работе проводили с использованием олеата кадмия и

триоктилфосфин теллурида в качестве прекурсоров, олеиновой кислоты в качестве

стабилизатора. Провели 2 серии экспериментов. В первой серии прекурсоры смешивали

в соотношении олеат кадмия/TOP Te=5:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:5, во второй 5:1, 2:1, 1:1, 1:2,

1:10 и довели до одного объѐма дифениловым эфиром. В ходе опыта производили

пробоотбор для изучения спектра поглощения. Выделены при комнатной температуре

интермедиаты для соотношения прекурсоров олеат кадмия/TOP Te -1:1,1:5. При

медленном нагревании смеси олеата кадмия и TOP Te (в течение 1 часа) до 200°

методом коллоидной химии синтезированы квантовые точки CdTe. Для характеризации

процесса через каждые 6 минут отбирали пробы из смеси. Образцы охарактеризованы с

помощью метода оптической спектроскопии на спектрофотометре Varian Cary 50.

Проведено исследование поведения системы олеат кадмия/триоктилфосфин

теллурида в зависимости от соотношения прекурсоров. Доказано, что квантовые точки

образуются с наибольшей скоростью при двойном избытке олеата кадмия. Получены

интермедиаты, образование которых характерно для системы. Интермедиаты очищены

от примеси прекурсоров и охарактеризованы методом спектроскопии поглощения.

Интермедиат, осаждѐнный при соотношении прекрсоров 1:1, имеете максимум

поглощения при 440нм, спектральная ширина полосы поглощения равна 48 нм. Для

интермедиата при соотношении 1:5 характерно два максимума-377нм и 419 нм,

спектральная ширина полосы поглощения равна 10 нм.

С использованием данных об интермедиатах синтезированы наночастицы CdTe

тремя различными методами. Показано, что формирование кубической структуры

проходит

через

образование

интермедиата. Характеризация

нанокристаллов

проводилась методом электронной дифракции и электронной микроскопии. Описана

стадия нуклеации и роста нанокристаллов.

43

Оптимизация составов теплоизоляционного битумоперлита

Ищенко К. М.

1

студент 5 го курса института строительного материаловедения

Белгородскийгосударственныйтехнологическийуниверситетим.В.Г.Шухова,Белгород,

Россия

Konstfeier@mail.ru

Легкий, инертный, негорючий, нетоксичный материал вспученный перлитовый

песок нашел широкое применение в строительстве. Вспученный перлит в изделиях

выполняет роль высокопористого заполнителя. Основными технологическими

факторами, определяющими свойства изделий из вспученного перлита, являются:

гранулометрический состав и плотность вспученного перлита; вид и количество

добавок; влажность формовочных масс. Гранулометрический состав вспученного

перлита назначают исходя из требуемых свойств изделий. С его использованием можно

изготавливать теплоизоляционный битумоперлит.

Основной задачей исследований являлась разработка оптимальных составов,

которые могут быть рекомендованы для производства битумоперлитных

теплоизоляционных материалов. Исследовалось влияние количества битума (Х

1

) от 150

до 190 кг/м

3

, перлитового песка пудры (Х

2

) от 1 + 0,1 до 1 + 0,3 м

3

/м

3

, а также величины

прессующего давления (Х

3

) от 3 до 9 кг на среднюю плотность и водопоглощение

битумоперлита.

В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные

математические модели средней плотности и водопоглощения битумоперлита от

исследуемых факторов:

- для средней плотности:

ср

= 328,1+16,9 Х

1

− 5,5 Х

2

+16,8 Х

3

– 7,8 Х

1

2

+2,8 Х

2

2

+

+3,7 Х

3

2

+5,6 Х

1

Х

2

+4,6 Х

1

Х

3

+3,6 Х

2

Х

3

- для водопоглощения:

W = 37,02 – 3,8 Х

1

+1,63 Х

2

– 3,7 Х

3

+2,6·Х

1

2

+ 0,76 Х

2

2

–

– 0,87 Х

3

2

– 0,7 Х

1

Х

2

– 1,46 Х

1

Х

3

– 0,38 Х

2

Х

3,

в результате анализа которых, были оптимизированы составы для битумоперлита со

средней плотностью 282 кг/м

3

, водопоглощением 42,5% и теплопроводностью 0,057

Вт/м·К − битума 151 кг/м

3

, перлитового песка −1 м

3

, перлитовой пудры 0,3 м

3

, нагрузка

3 кг; со средней плотностью 318 кг/м

3

, водопоглощением 38,3% и теплопроводностью

0,066 Вт/м·К − битума 172 кг/м

3

, перлитового песка −1 м

3

, перлитовой пудры 0,1 м

3

,

нагрузка 6 кг; со средней плотностью

370 кг/м

3

, водопоглощением 28 % и

теплопроводностью 0,075 Вт/м·К − битума 194 кг/м

3

, перлитового песка −1,02 м

3

,

перлитовой пудры 0,32 м

3

, нагрузка 9 кг.

Рекомендованные составы предназначены для производства теплоизоляционных

изделий на связующем из битума для тепловой изоляции кровель, трубопроводов,

теплосетей, бесканальной прокладки теплотрасс.

Литература

1. Перлитобетонные изделия нового поколения/ Нациевский С.Ю. – Строительные

материалы и изделия №6, 2005. – 33…35 с.

2. Комплексная переработка и использование перлитов/ А.А.Крупа, В.В.Наседкин,

В.А.Свидерский, О.В.Безорудько. – К.: Будiвельник, 1988. – 120с.

3. Эффективные утеплители из вспученного перлита/ Майзель И.Л. – Строительные

материалы, №1, 1996. – 6…7 с.

4. Перспективы производства и применения вспученного перлита/ Овчаренко Е.Г. -

Строительные материалы, №2, 1999. – 14…15 с.

1

Автор выражает признательность профессору, к.т.н. Сулеймановой Л.А. за помощь в подготовке тезисов.

44

Повышение деформативных свойств мелкозернистого бетона

Казлитин С. А.

1

студент 5 го курса института строительного материаловедения

Белгородскийгосударственныйтехнологическийуниверситетим.В.Г.Шухова,Белгород,

Россия

Taym-aut@yandex.ru

В процессе приготовления, твердения, эксплуатации в бетоне происходят объемные

изменения, возникают деформации материала. Величина их зависит от структуры

бетона, свойств его составляющих, особенностей технологии и ряда других факторов.

Деформативные свойства бетона учитывают при проектировании конструкций, они

оказывают большое влияние на качество и долговечность бетонных и железобетонных

конструкций.

Деформативные свойства, наряду с прочностными, очень часто являются

определяющими свойствами конструкционных бетонов, поэтому их надо тщательно

прогнозировать и контролировать при подборе составов последних.

Деформативность во многом зависит от расхода и вида цемента в бетоне, активности

цемента, влажности окружающей среды при эксплуатации конструкций, от

водоцементного отношения бетонной смеси, от модуля упругости зерен заполнителя, от

количества гидравлических добавок или ускорителей твердения, от количества

арматуры и степени равномерности ее распределения по сечению, от вида и времени

воздействия, возраста бетона, размеров сечения конструкций и некоторых других

факторов.

Исследовалась зависимость

деформативности от вида вяжущего (цемента

Цем I 42,5Н, ВНВ−50, ВНВ−100), вида заполнителей, в том числе и техногенного сырья.

Получен мелкозернистый бетон на техногенном песке с использованием ВНВ−100

(прочностью на сжатие 62 МПа, призменная прочность 47,8 МПа и начальный модуль

упругости бетона при сжатии и растяжении Е

b

10

-3

равный 41 МПа).

Результаты проведенной работы позволяют сделать вывод о том, что на техногенном

сырье можно получать мелкозернистые бетоны классов В40…В50, отвечающие

требованиям СНиП 2.03.01−84.

Литература

1. Шубин В.И., Юдович Б.Э., Дмитриев А.М., Зубехин С.А. Новые и перспективные

виды цементов для строительного комплекса / Цемент и его применение.– 2001. –

№4. – С.13 – 21.

2. Сулейманова Л.А., Лесовик Р.В., Глаголев Е.С., Сопин Д.М. Высококачественные

бетоны на техногенном сырье для ответственных изделий и конструкций / Вестник

БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2008. – №4

3. Лесовик Р.В., Алфимова Н.И. Проблемы расширения номенклатуры вяжущих

веществ / Международный

конгресс

производителей

цемента: Сб. докл. –

Белгород.– 2008. – С. 30–34

1

Автор выражает признательность профессорам д.т.н. Лесовику В.С. и

к.т.н. Сулеймановой Л.А.

за помощь в подготовке тезисов.

45

Изучение влияния активации кислорода на рост тонких пленок оксидных

материалов методом MOCVD.

Калитка В.С.

Аспирант 1 г/о

МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

vladislav_sk@mail.ru

Посредством активации кислорода в процессе нанесения тонких пленок методом

MOCVD можно добиться эффектов, приводящих к существенному улучшению качества,

увеличению скорости роста, а так же снижению температуры образования пленки.

Активацию кислорода можно осуществлять различными способами:

Нанесение пленки с участием закиси азота или озона;

Активация кислорода в реакторе в электрическом разряде;

Активация кислорода плазмой;

Создание потока электронов в реакторе.

В литературе существуют работы, где использование закиси азота приводило к

возможности увеличения скорости роста, повышению кристалличности и качества

пленок. Также есть работы, в которых получение пленки в присутствии озона стало

возможным при температуре на несколько сотен градусов ниже, по сравнению с

экспериментами, где в качестве окислителя использовался чистый кислород. Гораздо

реже

встречаются способы активации

кислорода электрическим

разрядом

непосредственно в реакторе.

Цель настоящей работы – сравнение различных способов активации кислорода в

процессе нанесения пленок методом MOCVD, изучения их влияния на получение пленок

простых и сложных оксидных материалов.

В данной работе будет исследоваться влияние N

2

O на процесс получения пленок

методом MOCVD. Закись азота при разложении дает атомарный кислород, влияние

которого на качество и скорость роста пленки и предполагается изучить. Также

планируется активировать

кислород электрическим

разрядом, создаваемым

непосредственно над подложкой.

Первые эксперименты показали, что замена кислорода на закись азота в газовой

смеси при нанесении пленки не приводит к существенному увеличению скорости роста

при относительно низких температурах (640°C). При высоком давлении при нанесении

из-за недостаточной диссоциации закиси азота пленки получаются загрязненными

углеродом.

Эти проблемы предполагается решить в дальнейших более высокотемпературных

экспериментах.

46

Ячеистый бетон с улучшенными теплозащитными свойствами

Кара К.А.

1

аспирантка 1 года обучения института строительного материаловедения

Белгородскийгосударственныйтехнологическийуниверситет им.В.Г.Шухова,Белгород,Россия

simvol031@ya.ru

Применение в строительстве материалов с улучшенными теплозащитными

свойствами при заданной прочности позволяет эффективно решать многие инженерные

задачи, в частности, по экономному использованию топливно-энергетических ресурсов,

по поддержанию в помещениях оптимального для человеческого организма

микроклимата.

Анализируя с целью оптимизации теплофизические свойства композиционных

материалов, необходимо рассматривать так называемую ячеистую макроструктуру –

двухагрегатную систему «твердое тело»

«газ», являющуюся основой ячеистых

бетонов. В поризованных материалах основные структурные элементы – макропоры

(газовые ячейки) и межпоровые перегородки, представляющие твердую фазу материала.

Теплоперенос в таком абсолютно сухом теле осуществляется собственно

теплопроводностью через твердый скелет (межпоровые перегородки) и находящийся в

порах газ, а также путем конвекции и излучения между стенками пор. Поскольку газы

плохо проводят тепло, теплозащитные свойства материала тем выше, чем больше общая

пористость.

Важной особенностью технологии ячеистого бетона является необходимость

достижения высокой степени поризации смеси и сохранения ее устойчивости в течение

этого процесса. К одному из перспективных способов поризации можно отнести

механохимический, при котором смесь сначала поризуется за счет введения

пенообразователя (и воздухововлекающей добавки), а затем образуются более крупные

поры за счет газообразователя.

Исследовалась

возможность получения ячеистого бетона с улучшенными

теплозащитными свойствами с использованием комплексного порообразователя

механохимическим способом поризации за счет совмещения процессов пено

и

газообразования, а также воздухововлечения. В качестве порообразователей

использовались:

воздухововлекающая добавка смола древесная омыленная;

пенообразователи Hostapur OSB и Esapon 1214;

газообразователи

алюминиевые пудры и пасты, а также «Газобетолайт»,

«Газобетолюкс», «Газобетопласт».

Комплексный порообразователь определяет такие технические характеристики, как

однородность структуры, плотность, тепло и звукопроводность. С его использованием

получен теплоизоляционный ячеистый бетон со средней плотностью

с

=160. . . 220 кг/м

3

и

прочностью R

сж

=0,3...0,63МПа.

Литература

1. Гридчин А.М., Лесовик В.С., Гладков Д.И., Сулейманова Л.А. (2005) Новые технологии

высокопоризованных бетонов // Поробетон 2005: Сб. докл. Международной науч. практич. конф.

Белгород:Изд во БГТУим.В.Г.Шухова,2005, С.6 16.

2. Строкова В.В., Ерохина И. А. (2006) Многофункциональные добавки для изготовления

ячеистых бетонов на основе сухих строительных смесей // Всероссийская научно практическая

конференция. Строительное материаловедение теория и практика. М.: Изд во СИП РИА,

2006, С.140 141.

1

Автор выражает признательность профессору, к.т.н. Сулеймановой Л.А. за помощь в подготовке тезисов

47

Построение организованных наноуглеродных систем с использованием

аминокислот

Кисиль Е.А., Фролов В.В.

Ассистент, студент

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Радиофизический

факультет, Киев, Украина

lklk@univ.kiev.ua

Принципы, лежащие в основе образования и функционирования биологических

макромолекул, используются для построения новых наноуглеродных материалов, с

заданной архитектурой и свойствами. Контролем рН водной среды меняется заряд

используемых биомолекул, а именно аминокислот, и достигается построение систем из

наноуглеродных молекул, стабилизация которых происходит за счет образования

водородных связей и электростатических взаимодействий между соответственно

полярными и заряженными группами используемых молекул.

Рис. 1. Модели внешней стенки многостенной углеродной нанотрубки, модифицированной

кислородсодержащими группами (а) и молекул цистеина и фенилаланина (б, в соответственно). Заряд

карбоксильных и аминных групп используемых молекул контролируется изменением рН водной среды.

Первые экспериментальные системы из многостенных углеродных нанотрубок,

модифицированных кислородсодержащими группами, построены с использованием

выбранных аминокислот: цистеина и фенилаланина. Электронно-микроскопический

анализ показал различные архитектуры соответствующих материалов, что полностью

согласуется с предложенными моделями. Оптические характеристики полученных

бионаноструктур, а именно поглощение в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном

диапазонах длин волн; фотолюминесценцию в (300 – 750) нм диапазон, подтвердили

образование систем за счет образования нековалентных связей между молекулами, а

также предоставили

необходимую информацию для анализа возможности

использования новых материалов в биосенсорных системах.

Авторы благодарят проф. П. Шарффа, д. Уве Риттера и проф. Е. Бузаневу за

предоставление

возможности

проведения

экспериментального

тестирования

полученных наноуглеродных систем.

Литература

Kysil O., Buzaneva E., Ritter U., Scharff P. Biomimetic fabrication of multifunctional

nanocarbon-based systems // In Book Program with Abstracts of German-Ukrainian

Symposium on Nanoscience and Nanotechnology 2008, University of Duisburg-Essen

(Germany), 2008, p.56 www.uni-due.gus.de

б

в

а

48

Изучение влияния режимов изготовления на формирование структуры и

свойств сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Ковалевская О.В.

1

Аспирант

Сибирский Федеральный Университет

Политехнический институт, Красноярск, Россия

kov.79@bk.ru

В настоящее время не достаточно полно охвачены потребности современного рынка

в материалах, обладающих высокой удельной прочностью, износостойкостью,

возможностью работать в условиях низких температур. Проектирование изделий на

основе новейших материалов является важнейшим условием

улучшения

эксплуатационных и экономических показателей современного промышленного

оборудования.

Технология создания современных материалов продолжает интенсивно развиваться,

появляются материалы с новыми сочетаниями физико-механических свойств и их

геометрических форм, обладающие сложными и малоисследованными свойствами.

Производство изделий на основе

сверхвысокомолекулярного полиэтилена

(СВМПЭ) является шагом к созданию изделий и оборудования с повышенными

эксплуатационными свойствами: высокая износостойкость в условиях низких

температур, высокая ударная вязкость, низкий коэффициент трения. Уникальные

свойства материала, хорошая обрабатываемость и разнообразие вариантов применения

позволяют широко использовать материал для производства различных деталей в узлах

трения и абразивного воздействия.

В процессе исследований, рассмотрены вопросы оптимизации технологических

режимов, прессования, спекания, проектирования технологической оснастки и

оборудования.

Изучено влияние различных факторов технологического процесса на свойства

получаемых изделий. Показано, что материал представляет собой однонаправленные

волокна с выраженной структурой, со средним диаметром волокна 5µм. Такая структура

получена при одноосном прессовании, причем существенным моментом является

отработка технологии получения направленного расположения волокон. Необходимо

ориентироваться на напряженное состояние материала: если в тензоре напряжений одно

из главных напряжений преобладает, то следует использовать однонаправленный

материал, если два напряжения существенны, то соответственно два направления

укладки волокон должны совпадать с направлениями этих напряжений. [1] Необходима,

также, разработка технологии и методов проектирования материалов применительно к

условиям эксплуатации.

Выводы: Методами растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного

анализа, дилатометрии исследовано влияние различных технологических факторов на

конечные свойства материала из СВМПЭ. Показана возможность формирования

плотной, однородной структуры с формированием однонаправленного расположения

зерен (волокон).

Литература

1. Брызгалин Г.И. Проектирование деталей из композиционных материалов

волокновой структуры. М., Машиностроение, 1982.-84с.

2. Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. М., «Металлургия»,1975, 200с.

1

Автор выражает признательность доценту, к.т.н. Гордееву Ю.И.; ген.директору КХК, к.т.н. Мартьянову

А.М. за помощь в подготовке тезисов.

49

Взаимодействие нанотрубок оксида ванадия с растворами солей

Козлякова Е.С.

Студент 1 курса

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

evenuel@rambler.ru

Нанотрубки оксида ванадия являются новым перспективным материалом в таких

областях, как наноэлектроника, сенсорика, катализ. Присутствие слоеобразующего

поверхностно-активного вещества (ПАВ) в структуре материала является причиной

достаточно низкой температуры разрушения нанотрубок (до 240°С), что значительно

ограничивает эксплуатационные возможности материала. Для расширения областей

практического применения нанотрубок оксида ванадия требуется разработка методики

эффективного удаления молекулярного темплата из межслоевых пространств, не

приводящей к разрушению уникальной слоистой структуры материала.

ПАВ, выступавшее в роли молекулярного темплата, представляло собой

длинноцепочный амин (гексадециламин-1, С

16

H

33

NH

2

). При образовании нанотрубок на

основе оксида ванадия аминогруппы переходят в заряженную форму, о чем

свидетельствуют данные ИК-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной

спектроскопии. Это позволило рассмотреть возможность замещения амина на катионы

металлов (Li

+

, Fe

3+

, Ba

2+

, Cs

+

) методом ионного обмена как способ недеструктивного

удаления органического компонента. Образцы выдерживались в 0.1 М растворах

хлоридов в течение 7 дней. Было показано, что нанотрубки оксида ванадия

взаимодействуют с водными растворами хлоридов лития и не взаимодействуют с

раствором хлорида бария и цезия.

При использовании водных растворов солей гидрофобность ПАВ препятствует его

вымыванию из структуры нанотрубок. В связи с этим, изучалось взаимодействие

нанотрубок со спиртовыми растворами солей (этанол, пентанол-1), с растворами солей в

ацетоне. Взаимодействие нанотрубок оксида ванадия с растворами нитрата железа и

хлорида лития в этаноле и ацетоне приводит к нарушению порядка в структуре стенок

нанотрубок, что обусловлено удалением молекулярного темплата. Исследование

образцов методами электронной микроскопии и РФА показало, что при взаимодействии

может происходить кристаллизация используемых в синтезе солей на поверхности

нанотрубок, образование бронз состава M

x

V

2

O

5

, где х – катион металла, разрушение

структуры ванадий-кислородных слоев, связанное, предположительно, с удалением

растворителя из структуры материала при высушивании образцов. Согласно данным

РСМА содержание катиона металла в промытых дистиллированной водой образцах

зависело от природы использованного в синтезе растворителя. Эффективность методов

интеркалирования нанотрубок оксида ванадия катионами металлов требует

дополнительных исследований.

Получены образцы ксерогелей и нанотрубок оксида ванадия, интеркалированных

мессбауэровским изотопом

57

Fe согласно описанным выше методикам. Данные образцы

будут охарактеризованы с использованием метода мессбауэровской спектроcкопии с

целью определения позиции локализации

57

Fe.

50

Бактерицидные нанокомпозиты с металлооксидной матрицей

Кокатев А.Н.

1

Аспирант

Карельский государственный педагогический университет,

физико-математический факультет, Петрозаводск, Россия

labnm@kspu.karelia.ru

Самоорганизованные наноструктурированные оксидные пленки и покрытия,

формируемые при определенных условиях электрохимического оксидирования

(анодирования) алюминия, титана и их сплавов имеют огромный потенциал для

использования их в нанотехнологиях. Эти материалы весьма перспективны для,

конструирования на их основе новых электронных, оптических устройств, сорбентов,

катализаторов, биосовместимых материалов. Значительный интерес представляет

разработка

технологий

модификации

нанотрубчатых

покрытий

нанесением

дополнительных слоев с бактерицидными свойствами.

Целью

настоящей

работы являлась

разработка

технологии

создания

нанокомпозитного материала

с

антибактериальными

свойствами

путем

модифицирования нанотрубчатой матрицы из анодных оксидов алюминия и титана

серебросодержащим слоем. Нанопористые анодно-оксидные покрытия на алюминии

формировались в условиях самоорганизованного роста в водных растворах щавелевой,

серной кислот. Для получения нанотрубчатых оксидов проводилось анодирование

титана в электролитах на основе глицерина и этиленгликоля с добавкой фтористого

аммония.

Автоматизированная

экспериментальная

установка

позволяет

проводить

анодирование как в гальваностатическом, так и вольтстатическом режимах с

регистрацией

кинетических

зависимостей

роста

оксидов. Для нанесения

серебросодержащего слоя были использованы слабые растворы азотнокислого серебра.

Контроль за формированием покрытий осуществлялся методами рентгеноструктурного

анализа и просвечивающей электронной микроскопии.

Для установления антибактериального действия образцов оксидных покрытий,

были использованы культуры факультативных анаэробных бактерий, относящихся к

отделам Firmacutes и Gracilicutes, в исходной концентрации 5000 и 10000 кое /мл. Для

приготовления данной концентрации микробных клеток использовались суточные

тестовые культуры Staphylococcus еpidermidis (стафилококка эпидермального) и

Escherihia coli (кишечной палочки). Изучение антибактериального действия

проводилось на нескольких сериях образцов, включающих (1) неанодированный металл,

(2) металл, покрытый плотной оксидной пленкой, (3) металл с нанотрубчатым

оксидным покрытием, (4) металл с нанотрубчатым покрытием, модифицированным

серебром.

Оценка интенсивности размножения бактерий показала, что наноструктурированные

оксидные покрытия на алюминии и титане замедляют размножение эпидермального

стафилококка более чем в 10 раз, а кишечной палочки – в 2,5 раза. При исследовании

покрытий, модифицированных серебром, жизнеспособных бактерий обнаружено не

было. Разработанные нанокомпозитные покрытия могут послужить основой для

устройств, применяемых для дезинфекции воздуха в помещениях путем подавления

патогенной микрофлоры в воздухе.

1

Автор выражает признательность д.ф.-м.н., профессору Яковлевой Н.М, к.ф.-м.н., доценту Чупахиной

Е.А., к.ф.-м.н., доценту Яковлеву А.Н. за помощь в подготовке тезисов.

51

Биокерамика на основе Са

2

Р

2

О

7

, полученного из ацетата кальция и

пирофосфатов калия, натрия и аммония

Корнейчук С.А.

1

, Сафронова Т.В.

2

студентка третьего курса

1

Факультет наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, Москва

svkorneychuk@gmail.com

В медицинском материаловедении в настоящее время активно идет поиск

материалов для костных имплантатов на основе фосфатов кальция. Особенно

актуальной становится разработка материалов, содержащих резорбируемую фазу

фосфатов кальция. В качестве такой фазы могут быть использованы трикальций фосфат

(ТКФ) Са

3

(РО

4

)

2

, пирофосфат кальция (ПФК) Са

2

Р

2

О

7

, ренанит NaСаРО

4

и фосфатные

стекла. Также возможно использование двойных фосфатов кальция и щелочного

металла, которые рассматривались ранее в литературе как компоненты минеральных

удобрений. Двойные фосфаты предположительно обладают большей способностью к

резорбции по сравнению с обычными фосфатами кальция благодаря замещению в их

кристаллической решетке ионов кальция ионами щелочных металлов с большим

радиусом.

Целью данной работы было получение нанопорошков ПФК из ацетата кальция и

растворимых пирофосфатов. Нанопорошки были получены по реакции:

Са(СН

3

СОО)

2

+ Х

2

НРО

4

= Са

2

Р

2

О

7

+ ХСН

3

СОО, где Х=Na, K, NH

4

.

По данным РФА (рис.1) были получены аморфные порошки, активные к спеканию.

Микрофотография одного из порошков представлена на рис.2.

Согласно предыдущим работам полученные порошки предположительно содержат

помимо основного продукта ПФК также около 10% сопутствующего продукта

ХСН

3

СОО. Термическое взаимодействие ПФК и сопутствующего продукта скорее всего

приведет к образованию композиционного материала на основе ПФК и двойных

фосфатов кальция и щелочного металла, обладающего повышенной резорбируемостью.

Дальнейшее развитие данной работы предполагает получение биорезорбируемой

керамики из полученных нанопорошков фосфатов калия.

10

20

30

40

50

60

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

2Theta

1

2

3

Рис.1. Данные РФА для порошков: 1 –

для порошка, полученного из Na

2

НРО

4

, 2-

из К

2

НРО

4

, 3 – из (NH

4

)

2

НРО

4

.

Рис.2. Микрофотография порошка,

полученного из К

2

НРО

4

.

Работа была выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 07-08-00576).

52

Получение буферных слоев СeO

2

для ВТСП кабелей второго поколения из

растворов металлорганических прекурсоров

Королёв В. В.

Студент I курса

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

headshotnew@gmail.com

В настоящее время интенсивно развиваются технологии высокотемпературных

сверхпроводящих

(ВТСП)

материалов

второго

поколения

(протяженные

сверхпроводники). Они представляют собой сложные эпитаксиальные гетероструктуры

на протяженных металлических подложках (лентах) из никелевых сплавов и состоят из

металлической подложки, буферных, сверхпроводящего и защитного слоев.

Для ВТСП-материалов второго поколения особое значение приобретает проблема

создания простого, удобного и дешевого метода синтеза, позволяющего воспроизводимо

получать протяженные функциональные слои высокого качества. Наиболее

перспективными являются методы, основанные на химическом осаждении из растворов

(ChemicalSolutionDeposition). Основными преимуществами такого подхода являются

легкость введения различных компонентов в раствор, являющийся прекурсором, и

возможность осаждения функциональных слоев без использования вакуума, что

позволит резко снизить конечную стоимость длинномерных лент сверхпроводников.

Однако успешное развитие этого метода возможно лишь при наличии таких

прекурсоров, которые образуют устойчивые растворы и пленки на поверхности

никелевых лент и легко разлагаются с образованием нужного материала.

Основной задачей работы является поиск новых прекурсоров для получения

эпитаксиальных буферных слоев CeO

2

методом CSD, а также получение этих слоев.

Поиск проведен среди разнолигандных комплексов пивалата церия (III) c

полиглимами и гликолями (диглим, тетраглим, диэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль).

Опробованы различные методики синтеза этих комплексов. Полученные продукты

охарактеризованы методами электроспрей масс-спектроскопии, ИК-спектроскопии,

элементного анализа, термогравиметрии. Новые прекурсоры опробованы в получении

тонких пленок оксида церия.

53

Гидрозоли квантовых точек CdTe для микропечати

Кочергинская П.Б.

студент

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

polinakocherginskaya@gmail.com

Структуры, собранные из наночастиц, могут найти свое применение в целом ряде

областей, таких как фотонные материалы, современная функциональная керамика,

биоматериалы, электроника, сенсорика. Сегодня существует несколько подходов к

сборке двух- и трехмерных массивов из наночастиц. Все больший интерес вызывают

исследования связанные с методами, так называемой прямой печати функциональных

наноструктурных ансамблей. К ним относятся методы трехмерной печати, печати

микропером и др. Одним из наиболее быстрых, эффективных и при этом дешевых

методов прямой печати является струйная печать. Продвижение технологии струйной

микропечати вплотную связано с разработкой «функциональных чернил», которые

должны отвечать ряду требований. В первую очередь, они должны быть стабильны,

обладать контролируемой реологией, а также иметь простой механизм высыхания.

В данной работе изучалась возможность создания «функциональных чернил» на

основе квантовых точек CdTe. Синтез водных суспензий полупроводниковых

нанокристаллов осуществлялся в результате реакции перхлората кадмия и

теллуроводорода в присутствие стабилизатора (тиогликолевой кислоты или цистамина).

Для получения кристаллов с узким распределением по размеру в процессе работы была

оптимизирована методика синтеза. Было показано, что оптимальное соотношение Cd к

Te в прекурсоре составляет 3:1. Такое соотношение позволяет получить наиболее

узкораспределенные КТ. Полученные образцы были охарактеризованы методами

спектроскопии поглощения в УФ и видимой области, а также люминесцентной

спектроскопии. Размер частиц определяли методом динамического светорассеяния и по

результатам просвечивающей электронной микроскопии. Ширину запрещенной зоны

полученных образцов рассчитывали из спектров поглощения. В результате проделанной

работы была прослежена зависимость размера частиц, ширины запрещенной зоны,

положения максимума фотолюминесценции от времени кипячения. На основе

суспензий

наночастиц,

стабилизированных

цистамином

были

получены

люминесцентные чернила, содержащие 2, 4, 6 и 8 % ПВС. Реологические исследования

показали, что полученные чернила ведут себя как ньютоновские жидкости, причем их

вязкость увеличивается по мере увеличения содержания спирта. Были проведены

предварительные эксперименты по джетингу водорастворимой суспензии КТ,

содержащей 2% ПВС, с квадратной формой пульса и напряжением 65В (печатающая

головка PixDro PL128 S). Также показано, что существует возможность эффективной

послойной сборки заряженных наночастиц с использованием полиэлектролитов в

качестве связующих агентов. Используемая методика позволяет собирать слои из

противоположно заряженных наночастиц различного размера, приводящей к

взаимодействию между ними (в частности, к быстрой резонансной передаче энергии по

Форстеру). Сборка структур из суспензий наночастиц в сочетании с микропечатным

нанесением может открыть новые возможности в производстве устройств для

сенсорики и биоаналитических применений.

54

Некоторые вопросы выбора минеральной композиции и структурных моделей

основных фаз при полнопрофильном РФА портландцементного клинкера

Кравченко С.С.

1

Студентка

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

институт строительного материаловедения, Белгород, Россия

PLATON@intbel.ru

Количественный рентгенофазовый анализ (РФА) портландцементного клинкера и

цементных материалов на его основе, несмотря на более чем полувековую историю

исследований, до сих пор является одной из наиболее сложных аналитических задач

строительного материаловедения.

Ключевым моментом при использовании полнопрофильного метода (метода

Ритвельда) для количественного РФА сложных поликомпонентных веществ является

полнота данных структурной модели, положенной в основу процедуры ритвельдовского

уточнения концентрационных, аппаратурных и структурных параметров (ее

адекватность исследуемому объекту). Одной из характерных особенностей

методических подходов разных исследователей к решению этой задачи является

вариативность выбора модельной минеральной композиции портландцементного

клинкера [1-3]. Это обусловлено тем, что все основные клинкерные минеральные

компоненты

(C

3

S, C

2

S, C

3

A и C

4

AF) могут быть представлены различными

полиморфными модификациями и их комбинациями.

В настоящей работе приводятся результаты количественного полнопрофильного

РФА клинкеров нескольких цементных заводов РФ с использованием различных

моделей минеральных композиций клинкерных фаз. Расчеты проводились с

применением программ FullProf [4] и MAUD [5]. Показано, что наилучшая сходимость

процесса уточнения получена при использовании в модельной композиции трех

полиморфных модификаций трехкальциевого силиката – тригональной, моноклинной и

триклинной.

Рассмотрена применимость при ритвельдовском определении концентраций

минеральных компонентов портландцементного клинкера различных структурных

моделей тригональной (R), моноклинной (M

2

) и триклинной (Т

2

и Т

1

) полиморфных

модификаций

трехкальциевого силиката, а также полиморфных модификаций

двухкальциевого силиката.

Литература

1. Stutzman P., Leigh S. Phase Composition Analysis of the NIST Reference Clinkers by

Optical Microscopy and X-ray Powder Diffraction // National Institute of Standards and

Technology Technical Note 1441, Washington, September. – 2002. – Pp.44.

2. Peterson V. K., Ray A., Hunter B.A. Rietveld phase quantification of cement clinker

using powder diffraction data. // ―Department of Chemistry, Materials and Forensic

Science‖, University of Technology Sydney. Broadway. NSW, 2007. Australia,

Australian Nuclear Science and Technology Organisation, Menai, NSW. 2234. Australia.

3. Pannunzio-Miner E.V., Sanzana M.d.C.V., Carbonio R.E. Análisis Cuantitativo de las

Fases Presentes en Cemento Portland y Clinker por Medio de Análisis Rietveld de

Patrones de Difracción de Rayos X de Polvos. // Matéria, vol 8, Nº 3 (2003). 270 – 276.

4. Rodríguez-Carvajal J. An introduction to the program FullProff 2000 (Version July2001)

// Laboratoire Léon Brillouin (CEA-CNRS) CEA/Saclay, 91191 Gif sur Yvette Cedex,

FRANCE.– 2001.– 139 p.

5. http://www.ing.unitn.it/maud/

1

Автор выражает признательность доценту, к.г.-м.н. Жерновскому И.В. за помощь в подготовке тезисов.

55

Технологияячеистобетонныхизделийсприменениемхолодныхформовочныхсмесей

КрасниковаИ.Е.

1

аспирантка1–гогодаобученияинститутастроительногоматериаловедения

Белгородскийгосударственныйтехнологическийуниверситет им.В.Г.Шухова,Белгород,Россия

kie031@ya.ru

Ячеистый бетон является прогрессивным стеновым материалом, превосходящим по своим

показателям такие материалы, как кирпич (керамический и силикатный), легкий бетон на пористых

заполнителях и другие. При этом, чем меньше средняя плотность ячеистого бетона и его

теплопроводность,тембольшеэффектотегоиспользования.Нотрадиционнаятехнология,например,

газобетонных изделий довольно сложна, поскольку для производства изделий требуется применение

формовочных смесей со строго постоянной температурой (35…45

°

С), подачу их в форму в жестко

ограниченный срок и последующее довольно длительное выдерживание свежеуложенной смеси при

положительной температуре окружающей среды до окончания вспучивания и приобретения ею

критической прочности перед тепловой обработкой. Даже незначительные отклонения от такого

технологическогорежимакрайненегативноотражаютсянакачествематериаловиизделий.

Автором работы предлагается способ производства газобетонных изделий, исключающий

вышеуказанныенедостаткитрадиционнойтехнологии,позволяющийдляизготовлениягазобетонных

изделий использовать смеси с любой, довольно низкой и непостоянной температурой, вспучивать их

без выдержки при любой температуре смеси и окружающей среды и получать ячеистый бетон с

весьманизкойсреднейплотностью.

Сущностьпредлагаемойтехнологиизаключаетсявтом,чтосовмещаютсяпроцессывспучивания

смеси и тепловой обработки изделий в едином тепловом агрегате. Режим тепловой обработки

устанавливается таким, чтобы вначале формовочная масса нагревалась с заданной скоростью до

необходимой температуры, вспучивалась и приобретала критическую прочность, в том числе и под

давлением, после чего без перерыва осуществляется традиционная тепловая обработка

изделий. Регулируя состав смеси и режим тепловой обработки, можно получать материал с

требуемыми характеристиками. Возможно, вспучивание холодной формовочной массы

производить в форме при еѐ нагревании по заданному режиму в специальном, отдельном

тепловом аппарате, в том числе с вакуумированием, а ускорение твердения бетона

осуществлять уже в другом тепловом агрегате.

По результатам исследовательской работы получена математическая модель зависимости

средней плотности ячеистого бетона от температуры в тепловом агрегате для вспучивания смеси

(Х

1

) исодержанияалюминиевойпудры(Х

2

)

ρ

с

= 215 – 43,34Х

1

22,5Х

2

+ 19Х

1

2

+ 0,33Х

2

2

–10,5Х

1

Х

2

,

позволяющая управлять

процессом

вспучивания и

тепловой

обработкой

ячеистобетонных изделий и получать с применением предлагаемойтехнологииавтоклавный

теплоизоляционныйячеистыйбетонсρ

с

=160…220кг/м

3

испрочностью0,3…0,63МПа.

Потенциальные возможности предлагаемого метода по снижению средней

плотности бетона практически не ограничены, а его внедрение не требует строительства

новых технологических линий и больших материальных затрат.

1

Автор выражает признательность профессору, к.т.н. Сулеймановой Л.А. за помощь в подготовке тезисов

56

Особенности гидростатического пьезоэлектрического отклика 2–2-композита

«монодоменный кристалл 0,67Pb(Mg

1/3

Nb

2/3

)O

3

– 0,33PbTiO

3

– полимер»

Криворучко А.В.

1

Аспирант 3-го года обучения

Южный федеральный университет, Физический факультет, Ростов-на-Дону, Россия

kolandr@yandex.ru

Современные пьезоактивные композиты на основе кристаллов твердых растворов

релаксоров-сегнетоэлектриков (1 – х)Pb(Mg

1/3

Nb

2/3

)O

3

– xPbTiO

3

(PMN–xPT) и (1 –

х)Pb(Zn

1/3

Nb

2/3

)O

3

– xPbTiO

3

(PZN–xPT) представляют интерес вследствие высокой

пьезоактивности этих кристаллов вблизи морфортропной границы и возможности

использования срезов кристаллов с заданной ориентацией вектора спонтанной

поляризации P

s

(1)

. Важная роль ориентационных эффектов в формировании

анизотропных пьезоэлектрических свойств и высокой пьезочувствительности 2–2- и 1–

3-композитов на основе кристалла PZN–0,07PT обсуждалась в недавних работах [1, 2].

Цель настоящей работы – исследование продольного и гидростатического

пьезоэффектов в 2–2-композите «монодоменный кристалл PMN–0,33PT – полимер

фторид поливинилидена» при различных направлениях поляризации компонентов.

Анализ эффективных электромеханических свойств проводится в рамках модели 2–

2-композита с параллельным соединением слоев [1], протяженных вдоль осей координат

ОХ

2

, ОХ

3

и разделенных плоскостями x

1

= const. Слои кристалла с заданной ориентацией

P

s

(1)

и слои полимера с остаточной поляризацией P

r

(2)

|| ОХ

3

регулярно распределены

вдоль оси ОХ

1

. Исследуемый композит при определенных ориентациях P

s

(1)

и объемных

концентрациях m кристалла PMN–0,33PT ромбоэдрической симметрии характеризуется

значительными продольной пьезочувствительностью (

*

33

g

) и гидростатическим откликом

(

*

h

d

,

*

h

g

,

*

h

e

). В частности, значения абсолютных max

*

h

e

= 42,6 Кл/м

2

и min

*

h

e

= –44,4 Кл/м

2

(m 0,78 … 0,79) превосходят известные из литературы

*

h

e

различных композитов на

основе сегнетоэлектрических кристаллов или сегнетопьезокерамики. В работе показано,

как комбинирование электромеханических свойств компонентов и ориентационные

зависимости свойств кристалла влияют на гидростатический отклик композита на

основе монодоменного PMN–0,33PT. При исследовании концентрационных и

ориентационных зависимостей пьезоэлектрических свойств впервые определены

пьезосуммы, описывающие основные вклады пьезокоэффициентов

*

ij

d

,

*

ij

e

и

*

ij

g

в их

гидростатические аналоги

*

h

d

,

*

h

e

,

*

h

g

вблизи абсолютных максимумов (или минимумов)

последних. Вблизи абсолютных max

*

h

e

и min

*

h

e

основной вклад в

*

h

e

дает пьезосумма

1

=

*

22

e

+

*

23

e

+

*

32

e

+

*

33

e

: равенство

*

h

e

=

1

выполняется с точностью до 5 %. Пьезосумма

2

=

*

21

d

+

*

22

d

+

*

23

d

составляет более 70 % от

*

h

d

вблизи абсолютного min

*

h

d

. Вблизи

абсолютных max

*

h

g

и min

*

h

g

пьезосумма

3

=

*

21

g

+

*

22

g

+

*

23

g

+

*

31

g

+

*

32

g

+

*

33

g

удовлетворяет

условию

*

h

g

=

3

с точностью до 5 %. Полученные результаты следует учитывать при

описании эффективных параметров новых композитов на основе монодоменных

кристаллов PMN–xPT или PZN–xPT.

Литература

1. Тополов В.Ю., Криворучко А.В. // Инженерная физика, 2008, N 2, с.36–40.

2. Topolov V.Yu., Krivoruchko A.V., Bisegna P., Bowen C.R.// Ferroelectrics, 2008, v.376,

p.140–152.

1

Автор выражает признательность профессору, д.ф.-м.н. Тополову В.Ю. за научное руководство и

помощь в подготовке тезисов.

57

Синтез и свойства новых материалов R

1-x

Ca

x

CoO

3+z

(Eu, Gd; x=0-0.5) с

переходом металл-диэлектрик

Кузьмова Т.Г.

аспирантка 1г/о факультета наук о материалах

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

kuzmova-tatyana@yandex.ru

Соединения R

1-x

Ca

x

CoO

3+z

(R=РЗЭ) обладают переходом диэлектрик-металл вблизи

комнатных температур, что делает привлекательным их использование в качестве

основы различных переключающих устройств и сенсоров [1]. Также, в виде пленок из

них могут быть сформированы структуры, работающие в качестве болометров или

тепловых сенсоров. Резкое изменение оптической прозрачности в ИК-области при таком

переходе позволит изготовлять на их основе термочувствительные оптические

переключатели. Высокая чувствительность резистивного перехода к внешнему

давлению открывает возможность использования в качестве датчиков давления.

Перспективны тонкопленочные

эпитаксиальные

гетероструктуры с

другими

функциональными перовскитами, которые могут служить электродными материалами в

тонкопленочных

конденсаторах,

содержащих

слои

сегнетоэлектриков

и

мультиферроиков - перовскитов.

Ранее было установлено, что перовскиты R

1-x

Ca

x

CoO

3+z

оказываются неустойчивыми

для РЗЭ малого ионного радиуса в условиях стандартного керамического синтеза.

Устойчивость к диссоциации с выделением кислорода падает с уменьшением ионного

радиуса R

3+

.

Работа посвящена синтезу соединений R

1-x

Ca

x

CoO

3+z

(Eu, Gd; x=0-0.5)

в виде

керамик и пленок.

Разработаны методики получения керамик и порошков R

1-x

Ca

x

CoO

3+z

при x =0 - 0.5

для R= Eu. Проведѐны рентгенографическое исследование структуры и границ области

устойчивости твердых растворов. Выполнены измерения электрических свойств

керамических образцов зависимости от температуры методом 4-х зондового измерение

электрического сопротивления на основе криостата замкнутого цикла до 15К

Кроме того, в работе предложена методика MOCVD-синтеза эпитаксиальных пленок

R

1-x

Ca

x

CoO

3-z

на различных подложках (LaAlO

3

, NdGaO

3

и SrTiO

3

) в ориентациях (001).

Получение эпитаксиальных пленок таких твердых растворов осуществлено с

использованием подхода, основанного на эффекте эпитаксиальной стабилизации фаз на

монокристаллических подложках с когерентной структурой.

[1] Asish K.Kundu, E.V. Sampathkumaran, K.V. Gopalakrishnan, C.N.R. Rao (2004)

Inhomogeneous magnetic behavior of Pr

0.7

Ca

0.3

CoO

3

and Nd

0.7

Ca

0.3

CoO

3

// Journal of

Magnetism and Magnetic Materials 281 p. 261–266

58

Синтез и исследование твѐрдых растворов La

1-x

K

y

MnO

3+δ

1

Кулагин А.А., Манкевич А.С.

Студент, аспирант

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

liceistandrei@mail.ru

Манганиты РЗЭ со структурой перовскита, легированные щелочными и

щелочноземельными элементами, представляют особый интерес вследствие их

возможного применения в области твердотельных магнитных рефрижераторов,

магнитной гипертермии, сенсоров магнитного поля, магнитооптических устройств и

другие. Эти области применения связаны с такими свойствами манганитов как

магнетокалорический эффект (МКЭ), ферромагнетизм, в том числе выше комнатной

температуры, колоссальное магнетосопротивление (КМС), магнитооптический эффект

(МОЭ) и другие.

Функциональные свойства таких материалов зависят от уровня легирования и

размера легирующего иона, кислородной нестехиометрии, микроструктуры и

организации фазы манганита. Показано, что определяющим фактором функциональных

свойств являются длины связей Mn-O и углы между этими связями, которые

определяются степенью искажения структуры перовскита. Степень такого искажения

тем больше, чем больше радиус легирующего иона. Среди элементов, традиционно

применяемых в легировании, манганитов РЗЭ (Ca, Sr, Ba, Ag, Na, K) калий имеет

максимальный ионный радиус. Следовательно, от системы R

1-x

K

y

MnO

3

(R-РЗЭ) можно

ожидать экстремальное проявление свойств. Данная работа посвящена синтезу и

исследованию твѐрдых растворов Lа

1-x

K

y

MnO

3+δ

.

Керамические порошковые образцы синтезированы методом Печини спеканием при

1000 °C на воздухе. По данным ренгенофазового анализа установлена область

существования твѐрдых растворов (максимальное содержание калия в Lа

1-x

K

x

MnO

3+δ

x=0.18), а также равновесные фазы в системе La

2

O

3

-K

2

O-MnO

x

.

Установлено, что область твердых растворов с малым содержанием калия граничит с

гаусманитом (Mn

3

O

4

) и оксидом лантана. Твердые растворы с высоким содержанием

калия граничат с калиевым бирнесситом (K

x

MnO

2

) и манганатом калия (K

2

MnO

4

).

Для всех синтезированных составов манганитов лантана-калия определены

параметры кристаллической решѐтки. Все твѐрдые растворы Lа

1-x

K

y

MnO

3+δ

имеют

структуру ромбоэдрически искажѐнного перовскита. В твѐрдых растворах Lа

1-x

K

x

MnO

3+δ

степень искажения уменьшается с увеличением содержания калия.

Температура Кюри сложных оксидов Lа

1-x

K

x

MnO

3+δ

меняется от 150 К (для

LaMnO

3+δ

) до 346 K (для Lа

0.82

K

0.18

MnO

3+δ

).

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 07-03-01136а).

59

Синтез и исследование хромитов LaCr

0.5-x

(Mg, Ti)

x

O

3

со структурой перовскита

1

Курлов А.В.

Студент 3 курса.

МГУ им. М.В. Ломоносова, Факультет Наук о Материалах

kurlov@icr.chem.msu.ru

Допированный катионами стронция или кальция хромит лантана LaCrO

3

находит

применение в качестве материала элементов коммутации в твердооксидных топливных

элементах (ТОТЭ). Основными проблемами этого материала является невысокая

электропроводность (менее 20 S/cm) при рабочих температурах ТОТЭ, а также высокая

разница в коэффициентах термического расширения (КТР) при высоких и низких

парциальных давлениях кислорода, что может приводить к низкой механической

прочности. Поэтому представляется актуальной задачей синтез и исследование

высокотемпературной структуры и свойств новых хром-содержащих оксидов, которые

могут найти применение в качестве материалов элемента коммутации ТОТЭ.

Целью настоящей работы являлся синтез и исследование нового сложного

хромсодержащего оксида с перовскитоподобной структурой с частичным замещением

Cr на Mg и Ti - LaCr

0.5-x

(Mg, Ti)

x

O

3

. Другой целью работы являлся синтез, исследование

высокотемпературной кристаллической структуры и термомеханических свойств LaCr

1-

x

Mg

x

O

3

. Несмотря на то что, это соединение были получены давно, в литературе

присутствуют лишь разрозненные данные о его области гомогенности, кристаллической

структуре и КТР.

Методом твердофазного синтеза при 1500

о

С на воздухе были получены образцы

LaCr

1-x

(Mg, Ti)

x

O

3

, где x = 0,3- 0,6, а соотношение между содержанием магния и титана

варьируется от 1:1 в LaCr

0,5

Mg

0,25

Ti

0,25

O

3

до 5:1 в LaCr

0,65

Mg

0,25

Ti

0,1

. Однофазность

полученных образцы была подтверждена методом рентгенофазового анализа (РФА).

Установлено, что соединения кристаллизуются в ромбически искаженном варианте

структуры перовскита (структурный тип GdFeO

3

). Их кристаллическая структура

уточнена по порошковым данным методом Ритвельда. При помощи дилатометрии, а

также высокотемпературной рентгенографии изучены КТР LaCr

1-x

(Mg, Ti)

x

O

3

.

Образцы состава LaCr

1-x

Mg

x

O

3

, где x = 0,05- 0,35 синтезировали методом

твердофазного синтеза при 1500

о

С на воздухе. Установлено, что область гомогенности

ограничена составами x=0.05-0.25. Изучена высокотемпературная кристаллическая

структура LaCr

1-x

Mg

x

O

3

. Показано наличие фазового перехода от структурного типа

GdFeO

3

в структуру ромбоэдрического перовскита при 250-300

o

C.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (08-03-00919).

60

Исследование области гомогенности твѐрдых растворов в системе La-Ag-Mn-O

Кушнир А.Е.

студент

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

evgkush@gmail.com

Метод локальной гипертермии является одним из наиболее эффективных способов

лечения раковых заболеваний. Раковые клетки более чувствительны к тепловому шоку

до температуры 43 С, чем здоровые, поэтому в месте локализации опухоли создаѐтся

локальный перегрев (на клеточном уровне), достигающийся за счет введения в организм

ферромагнитных веществ с температурой Кюри (Т

с

) в районе 43-50 С и размером частиц

порядка 100 нм, нагреваемых переменным магнитным полем. В данной работе

предлагается использовать твердые растворы на основе легированного серебром

манганита лантана со структурой перовскита. Данные твердые растворы позволяют

получать материалы с Т

с

, близкой к необходимой для гипертермии. Целью данной

работы является исследование новых составов La

1-x

Ag

0.15

MnO

3+

(x=0.3; 0,25) как

перспективных материалов для локальной магнитной гипертермии, а также изучение

границ твѐрдых растворов в системе La-Ag-Mn-O.

Основными методами синтеза указанных выше твѐрдых растворов являлись так

называемый «бумажный» синтез и синтез методом пиролиза аэрозолей. Первый метод

даѐт возможность быстро синтезировать образец в объѐме, необходимом для основных

исследований. Второй метод синтеза даѐт нам уже прототип материала для гипертермии.

С его помощью можно получать порошок с контролируемым размером частиц, а также

можно измерять температуру Кюри и температуру стабилизации.

Образцы La

0.7

Ag

0.15

MnO

3+

и La

0.75

Ag

0.15

MnO

3+

, синтезированные «бумажным»

методом синтеза были исследованы методом дифракции рентгеновского излучения

(РФА). Показано, что данные составы являются однофазными со структурой

ромбоэдрически искаженного перовскита. Контроль катионного состава проводили

методами рентгеноспектрального микроанализа и масс-спектрометрии с индуктивно-

связанной плазмой. Определение температуры Кюри проводили по сдвигу резонансной

частоты LC-контура при введении в него исследуемого образца. Получали

температурную зависимость динамической магнитной восприимчивости. На данном

этапе работы измерена Т

с

для состава La

0.7

Ag

0.15

MnO

3+

(T

c

=50 С). Cинтез

La

0.75

Ag

0.15

MnO

3+

проведѐн методом пиролиза аэрозолей нитратов La(NO

3

)

3

, AgNO

3

и

Mn(NO

3

)

2

. Показано, что для получения магнитного порошка манганита необходимо

дополнительное окисление (800 С, рО

2

=1 атм, 5 часов) получаемых методом пиролиза

аэрозолей образцов. При этом происходит уменьшение параметров элементарной

решетки, что связано с уменьшением среднего радиуса марганца.

Для определения границ твѐрдых растворов в системе La-Ag-Mn-O была

синтезирована серия заведомо двухфазных образцов с соотношением металлов

La:Ag:Mn=23,33:5:71,67 и La:Ag:Mn=28:6:66, лежащих на одной каноде, находящейся в

двухфазной области системы La-Ag-Mn-O и соединяющей твѐрдый раствор

определѐнного состава (для определѐнности взят La

0,7

Ag

0,15

MnO

3+

) и Mn

2

O

3

. По

результатам РФА данные образцы кроме фазы манганита лантана-серебра содержат

фазы Mn

2

O

3

и Mn

3

O

4

, что в совокупности с данными о том, что манганит лантана

серебра с малым количеством примеси оксида марганца при данных условиях содержит

в качестве примеси Mn

3

O

4

, фаза Mn

3

O

4

превращается в фазу Mn

2

O

3

, а фаза Mn

2

O

3

остаѐтся неизменной, говорит о возможном эффекте топотаксии. Данный эффект связан

с тем, что структура и параметры элементарной ячейки Mn

3

O

4

более близки к структуре

и параметрам манганита, чем Mn

2

O

3

.

61

Синтез наночастиц гексаферрита стронция с высокой коэрцитивной силой из

стекла в системе SrO-Fe

2

O

3

-B

2

O

3

Кушнир С.Е., Гордеева К.С., Трусов Л.А.

студент, студент, аспирант

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,

Факультет Наук о Материалах, Москва, Россия

E-mail: kushnirsergey@gmail.com

Материалы на основе гексаферрита стронция SrFe

12

O

19

являются магнитотвердыми и

широко используются в промышленности для создания постоянных магнитов и в

качестве высокочастотных устройств. Особый интерес представляет синтез

однодоменных частиц гексаферритов, имеющих размеры в субмикронном диапазоне.

Подобные частицы могут характеризоваться как повышенными значениями

коэрцитивной силы, так и проявляют суперпарамагнитное поведение при уменьшении

их размеров до нескольких нанометров. Помимо этого гексаферриты стронция

характеризуется высокой термической и химической стабильностью и относительно

низкой стоимостью.

Удобным методом синтеза однодоменных частиц гексаферритов является

стеклокерамический метод, при котором аморфное стекло подвергается термической

обработки.

В ходе выполнения данной работы были синтезированы стѐкла пяти номинальных

составов: 14SrO×6Fe

2

O

3

×12B

2

O

3

и (1+n)SrO×6Fe

2

O

3

×nB

2

O

3

, где n принимало значения 6,

8, 12 и 16. Синтез стѐкол осуществляли путѐм быстрой закалки оксидного расплава

между вращающимися стальными валками. Синтезированные стѐкла были подвергнуты

термической обработке при температурах 550 – 950 ºC.

Изучение процессов кристаллизации, проходящих при отжиге стекла было

проведено на стекле состава 14SrO×6Fe

2

O

3

×12B

2

O

3

. Стекло было подвергнуто

дифференциально-термическому

анализу

(ДТА),

который

показал

один

эндотермический и три экзотермических пика. Для определения процессов,

соответствующих выявленным термическим эффектам, образцы стекла были отожжены

в том же режиме, что и при проведении ДТА, а затем исследованы методами

магнитометрии, рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии.

Эндотермический пик при 550 ºС соответствовал температуре стеклования.

Экзотермический пик при температуре 655 ºС связан с

кристаллизацией

гексаферрита стронция, т.к. при этой температуре происходит резкий рост

намагниченности насыщения (с 4 до 18 э.м.е./г). При более низких температурах

кристаллизация затруднена; так образец, отожженный до 580 ºС, рентгеноаморфен и

парамагнитен. Частицы гексаферрита в образце, отожжѐнном до 630 ºС,

характеризуются средним размером 40 нм и узким распределением по размерам. С

повышением температуры отжига до 680 ºС средний размер частиц гексаферрита

увеличивается до 45 нм, а величина коэрцитивной силы возрастает до 3700 Э.

Выше температуры 740 ºС начинает происходить рекристаллизация частиц

гексаферрита. Намагниченность насыщения остаѐтся неизменной (M

s

≈24 э.м.е./г), при

этом, средний размер частиц увеличивается с ростом температуры от 60 до 360 нм,

распределение частиц по размерам уширяется. Коэрцитивная сила также возрастает от

4700 (740 ºС) до 6250 Э (950 ºС).

В образцах серии (1+n)SrO×6Fe

2

O

3

×nB

2

O

3

также наблюдается рост коэрцитивной

силы с повышением температуры отжига. В зависимости от состава коэрцитивная сила

образцов достигает значений 4900 - 6500 Э при температуре отжига 900 ºС.

62

Структура

шеелита (CaWO

4

)

Исследование влияния катионного состава на структуру и люминесценцию в

системе M

I

2

MoO

4

– R

III

2

(MoO

4

)

3

Лаврѐнов И.В.

Студент 4 курса

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

xstar822@mail.ru

В настоящее время большой интерес исследователей направлен на синтез

материалов с заданными свойствами. Одним из таких свойств, широко применяемых в

современной технологии, является люминесценция. Материалы с этим свойством могут

использоваться просто как люминофоры, что находит

применение в самых

разнообразных областях, или в качестве материалов для рабочих тел твердотельных

лазеров. В настоящее время последние получают широкое распространение, например, в

технологии оптических коммуникаций, медицине и других отраслях. Преимуществами

твердотельных лазеров является относительная простота и компактность конструкции,

надежность и невысокая стоимость.

С этой точки зрения интересными материалами являются производные структуры

минерала шеелита (CaWO

4

), построенной из полиэдров AО

8

и

тетраэдров BО

4

, соединенных через общие вершины. Тема

данной работы – исследование влияния катионного состава на

структуру и люминесцентные свойства в системе M

I

2

MoO

4

–

R

III

2

(MoO

4

)

3

, значительная часть соединений в которой имеют

шеелитоподобную структуру. Если трехвалентный катион

является ионом редкоземельного металла, то соединение

проявляет выраженные люминесцентные свойства. Большинство

люминофоров проявляет

снижение

квантового выхода

люминесценции

при

увеличении

концентрации

атома-

люминофора, что осложняет

получение

материалов с

интенсивной люминесценцией. Основным преимуществом

некоторых двойных молибдатов с шеелитоподобной структурой в

качестве люминофоров является практическое отсутствие

концентрационного тушения. Таким образом, данный класс

соединений может быть применен в качестве материалов для

рабочего тела твердотельных лазеров. Кроме того, возможность

варьировать катионный состав в широких пределах может

позволить тонко настраивать спектр испускания люминофора.

Исследования в данной области интенсивно ведутся в течение последних 15 лет; к

настоящему времени изучены кристаллические структуры большого числа двойных

молибдатов и вольфраматов состава M

I

2

MoO

4

– R

III

2

(MoO

4

)

3

и M

I

2

WO

4

– R

III

2

(WO

4

)

3

, а

так же близких по катионному составу соединений. Кроме того, изучены

люминесцентные свойства некоторых соединений состава M

I

2

MoO

4

– R

III

2

(MoO

4

)

3

и

M

I

2

WO

4

– R

III

2

(WO

4

)

3

. В области высоких концентраций редкоземельного катиона

наблюдаются некоторые изменения кристаллической структуры, однако исследований

люминесценции в этой области недостаточно. Таким образом, цель данной работы –

исследование влияния катионного состава на кристаллическую структуру и

люминесцентные свойства в системе M

I

2

MoO

4

– R

III

2

(MoO

4

)

3

; нами в качестве M

I

взяты

катионы Li, Na и K, а в качестве R

III

– катион Eu. В задачи работы вошел синтез двойных

молибдатов состава M

I

(1-x)

Eu

x

(MoO

4

)

z

с различным x, исследование кристаллической

структуры полученных образцов методами рентгеновской и электронной дифракции, а

так же электронной микроскопии и исследование люминесценции методом

люминесцентной спектроскопии.

63

Гидротермальный и гидротермально-микроволновой синтез упорядоченных

массивов оксида цинка на подложках из ITO

1

Лебедев В.А.,

1

Шапорев А.С.,

2

Чурагулов Б.Р.,

3

Иванов В.К.

2

студент

1.

Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, Факультет наук о материалах

2.

Москва, Институт общей и неорганической химии РАН им. Н.С.Курнакова.

3.

Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, Химический факультет

vasya_lebedev@mail.ru

Целью данной работы являлось получение наноструктур на основе оксида цинка

гидротермальным и гидротермально-микроволновым методами, а также изучение

физико-химических свойств полученных нанообъектов и зависимости этих свойств от

условий синтеза.

Для практического применения нанокристаллического оксида цинка в большинстве

случаев необходимо получить упорядоченный массив наностержней ZnO, закреплѐнный

на проводящей поверхности. В данной работе использовались прозрачные подложки с

проводящей поверхностью на основе смешанного оксида индия и олова (ITO).

По результатам предварительных исследований было установлено, что для

успешного получения упорядоченного массива наностержней оксида цинка необходимо

использовать заранее подготовленные подложки. Подготовка подложек осуществлялась

следующим образом: на вращающуюся подложку по каплям наносился один из двух

растворов. Первый раствор представлял собой смесь водных растворов нитрата цинка и

уротропина (0,5М), а второй - раствор ацетата цинка в

i

PrOH (0,021М, 0.5мл), после

нанесения раствора подложка высушивалась и отжигалась при 400ºС в течение 4 часов.

Гидротермальный синтез упорядоченного массива наностержней оксида цинка

проводился при температурах от 110 до 170ºС с использованием предварительно

подготовленных подложек в растворе уротропина и нитрата цинка при равных

концентрациях реагентов. Длительность синтеза варьировалась от полутора часов до

суток. Гидротермально-микроволновой синтез осуществлялся также с использованием

предварительно подготовленных подложек, температура синтеза составляла 1 а

длительность – от 15 минут до 2 часов. Во всех случаях использовались растворы с

концентрацией Zn

2+

, 0,1М, 0,05М или 0,005М.

Подготовленные подложки исследовались при помощи атомно-силовой (АСМ) и

микроскопии сопротивления растекания. Было установлено, что использование

спиртового раствора для подготовки подложек позволяет получить зародыши,

равномерно распределѐнные по поверхности подложки, применение же водного

раствора не позволяет достичь такого результата. Исследования сопротивления

растекания показали наличие монослоя зародышей оксида цинка на подложке.

При помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и АСМ обнаружено,

что из зародышей на поверхности подложки в ходе синтеза образуются

ориентированные наностержни оксида цинка.

Была установлена взаимосвязь между изменением концентрации цинка в смеси и

плотностью распределения полученных наностержней по поверхности подложки. Важно

отметить, что при проведении гидротермально-микроволнового синтеза поперечный

размер наностержней составлял 50 нм, при этом поперечный размер наностержней,

полученных гидротермальным методом – 100-200нм.

Исследования фотолюминесцентной активности показали наличие максимумов

фотолюминесценции, характерных для ZnO (380 нм при длине волны возбуждающего

излучения 350 нм).

1

Работа выполнена при поддержке РФФИ 07-03-00654

64

Термоокислительная стабилизация ПАН-волокон

Лебедев В.С.

1,2

, Бучнев Л.М.

1

, Бейлина Н.Ю.

1,2

Аспирант, младший научный сотрудник

1

Государственный научно-исследовательский институт конструкционных

материалов на основе графита, Москва, Россия

2

Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.

Ломоносова, Москва, Россия

viktorioss@rambler.ru

Впервые получение и применение углеродных волокон было предложено Томасом

Эдисоном в 1884 г. Вторично интерес к углеродным волокнам появился в середине XX

века. В сочетании с низкой плотностью они не имеют конкурентов при создании жестких

и жаропрочных конструкций, плюс к этому они не подвергаются коррозии, обладают

высокой сопротивляемостью к усталостным нагрузкам.

Предварительный анализ коммерческого волокна углерода показал вклад основных

стадий производства волокна в итоговую цену углеродных волокон: получение ПАН-

волокна (43%), окисление (18%), карбонизация (13%) и графитация (15%). А принимая

во внимание то, что стадия окисления одна из самых продолжительных во всем

процессе, становится очевидным, что первостепенной задачей для развития

производства

углеродного

волокна

является

совершенствование

стадии

термоокислительной стабилизации ПАН-волокна.

Исходную ПАН-нить с молекулярной массой 690000 окисляли в лабораторной печи

ЛУ – 10 периодического действия в изометрическом состоянии. Карбонизацию

проводили на установке высокотемпературной обработки УВТ-2 с температурой

обработки 1570

0

С, без нагрузки.

Печь окисления ЛУ-10 предназначена для отработки

технологии окисления ПАН волокон в виде жгутов.

Волокно, окисляемое в печи, используется для

изготовления углеродного волокна

посредством

высокотемпературной обработки. Схема установки ЛУ-

10 приведена на рис. 1. На данной установке была

проведена серия экспериментов по окислению ПАН

волокон в изометрическом состоянии по стандартному

температурному режиму: Плотность окисленной нити

составила 1,387 г/см

3

и линейная плотность 91,5 текс.

При окислении наблюдали неоднородность исходной

нити с наличием узлов. При карбонизации имело место

несколько обрывов. После карбонизации определяли

свойства элементарных волокон по методике в

соответствии с ГОСТ 69430.0-79, ГОСТ 69430.13-79.

Средняя прочность полученного углеродного волокна составила 1585 МПа и

удлинение при разрыве 0,84 %. Максимальная прочность углеродного волокна 2570

МПа и максимальное удлинение 1,21 %. Низкая плотность УВ (1,69 г/см

3

). Причиной

низкой прочности углеродного волокна может быть наличие каких-то примесей,

отчетливо видных на электронно-микроскопическом снимке.

Рисунок 1. Схема печи окисления ЛУ-10

65

Тонкопленочные композиции на основе диоксида гафния

1

Лебедев М.С.

Аспирант

Учреждение Российской Академии Наук Институт неорганической химии им. А.В.

Николаева Сибирского отделения Российской Академии Наук, Новосибирск, Россия

lebedmikh@ngs.ru

Диоксид гафния и композиции на его основе считаются наиболее перспективными

материалами в качестве затворного диэлектрика в наноразмерных МОП (металл-оксид-

полупроводник)-транзисторах.

В работе представлена методика осаждения некоторых тонкопленочных композиций

на основе диоксида гафния с использованием летучих координационных соединений:

дипивалоилметаната гафния Hf(dpm)

4

и ацетилацетоната алюминия Al(acac)

3

. С

применением представляемой методики получены пленки HfO

2

/Si, Al

2

O

3

/Si, ламинатные

структуры HfO

2

/SiO

2

/Si, HfO

2

/Al

2

O

3

/Si, Al

2

O

3

/HfO

2

/Si и пленки твердых растворов

(HfO

2

)

x

(Al

2

O

3

)

1-x

/Si. Методом лазерной нулевой эллипсометрии с применением

многослойных моделей оптического строения образца измерены толщина и показатели

преломления слоев исследуемых композиций. Вольт-фарадные и вольт-амперные

характеристики

измерены на

тестовых МДП-структурах

Al/тонкопленочная

композиция/Si.

В композиции HfO

2

/SiO

2

/Si показано наличие переходного слоя (2-4 нм) между HfO

2

и SiO

2

с

показателем преломления, имеющим промежуточное значение между

показателями преломления HfO

2

и SiO

2

. На основании литературных данных сделан

вывод о том, что этот слой представляет собой силикат гафния.

Изучены защитные свойства пленок HfO

2

и Al

2

O

3

против диффузии кислорода.

Показано, что в процессе отжига при 900 C в атмосфере кислорода в структурах HfO

2

/Si

происходит связанный с окислением кремния рост слоя SiO

2

(n=1.46) между пленкой

оксида гафния и подложкой. Пленки Al

2

O

3

блокируют поступление O

2

к подложке.

Измерения C-V и I-V характеристик показало, что электрофизические свойства

исследуемых композиций зависят от условий получения и химического строения.

Структуры HfO

2

/Si демонстрируют высокое значение диэлектрической проницаемости

(k=15 20), однако значение тока через диэлектрик достигает (1 6) 10

-4

А/см

2

. Такие

высокие значения тока обусловлены нанокристаллической структурой пленок и токами

утечки по границам зерен нанокристаллов. Композиции, содержащие Al

2

O

3

,

демонстрируют меньшие значения диэлектрической проницаемости (k=11 16), но

позволяют снизить ток утечки до величин 10

-6

10

-8

А/см

2

.

Применение многослойных моделей оптического строения образца позволило

изучить характер распределения компонентов в пленках твердых растворов

(HfO

2

)

x

(Al

2

O

3

)

1-x

/ Si и оптимизировать условия процесса осаждения с целью получения

пленок с равномерным распределением компонентов по толщине.

Литература

1. Лебедев М.С., Аюпов Б.М., Смирнова Т.П. (2009) Оптические свойства многослойных

структур // Оптика и спектроскопия, Т.106, C. 146-148

2. Смирнова Т.П.. Каичев В.В., Яковкина Л.В., Косяков В.И., Белошапкин С.А.,

Кузнецов Ф.А., Лебедев М.С., Гриценко В.А. (2008) Состав и строение пленок

оксида гафния на кремнии // Неорганические материалы, Т.44, №9, C. 965-970

1

Тезисы доклада основаны на материалах исследований, проведенных при финансовой поддержке РФФИ

(05-03-32-393a) и СО РАН (интеграционный проект №97).

66

Аргиллитовые породы Коркинского угольного месторождения как сырье для

производства дорожно-строительных материалов

Лебедев М.С., Николаенко М.А.

Студент, аспирант

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова,

Автомобильно-дорожный институт, Белгород, Россия

michaelL1987@yandex.ru

На сегодняшний день Россия обладает мощнейшим промышленным потенциалом в

различных отраслях производства: горно-добывающей, топливно-энергетической,

металлургической и др., являющихся крупными поставщиками отходов. Использование

этих отходов в свою очередь является одним из перспективных направлений

расширения сырьевой базы дорожного строительства.

В связи с этим проведены исследования попутно-добываемых пород Коркинского

угольного месторождения (КУМ), расположенного в Челябинской области – одного из

наиболее «промышленных» регионов России. Данные техногенные грунты

представлены преимущественно аргиллитовыми породами. Исходный каменный

материал имеет невысокую прочность, а также является неводостойким, что делает

невозможным применение его в дорожном строительстве без какой-либо обработки.

Однако высокое сцепление битума с поверхностью исследуемых грунтов позволяет

сделать вывод об их пригодности в качестве сырья для производства минерального

порошка для асфальтобетона.

Получены наполнители на основе пород КУМ. Однако значительное содержание

глинистых веществ в исходном сырье отрицательно сказывается на свойствах

асфальтовяжущего. С целью удаления данных примесей аргиллиты были подвергнуты

обжигу. После

обработки

каменных материалов значительно повысилась

водостойкость, а полученные минеральные порошки имеют высокие характеристики и

удовлетворяют требованиям ГОСТа для отходов промышленности.

Использование

нетрадиционного

дешевого

сырья

горнодобывающей

промышленности

позволяет

обеспечить

снижение

стоимости

строительства

автомобильных дорог и способствовать улучшению экологической обстановки

Челябинской области.

Литература

1. ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и

органоминеральных смесей. Технические условия. – Введ. 2004-01-01. – М.:

Госстрой России, 2004. – 25 с.

2. Дорожный асфальтобетон/Л. Б. Гезенцвей, Н. В. Горелышев, А. М. Богуславский, И.

М. Королев. Под ред. Л. Б. Гезенцвея. – М.: Транспорт, 1985. – 350 с.

3. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов

промышленного производства для строительных работ. Методы физико-

механических испытаний. - Введ. 1998-07-01– М.: Госстрой России, 1998. – 38 с.

67

Моделирование и экспериментальное подтверждение организации

супрамолекул контролируемой взаимодействием аминокислот с азольным

комплексом переходного металла на углеродных нанотрубках

Лукашук Л. В., Фролов В. В.

студенты

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Химический,

Радиофизический факультеты, Киев, Украина

manevka@list.ru

Среди наиболее перспективных направлений современной биоинженерии есть

создание новых функциональных материалов, используя био-, и наноуглеродные (

фуллерены, трубки) молекулы, для наноэлектроники, бионаномедецины. Для создания

био-, наноуглеродных молекулярных систем стимулируется их взаимодействие,

характерное для взаимодействия биомолекул в биологических веществах, в которых

молекулы связанны вместе межмолекулярными силами в супрамолекулярные ансамбли.

Супрамолекулы селективно распознают другие молекулы и образуют с ними новые

ансамбли за счет так называемых самопроцессов.

Ранее

нами

детально изучено образование

новых супрамолекулярных

координационных полимеров переходных металлов с азольными лигандами. Эти

примеры показывают формирование супрамолекулярных ансамблей за счет

координационных и водородных связей.

Эти результаты дали начало следующим нашим исследованиям: моделированию и

синтезу новых фоточувствительных супрамолекул из углеродних нанотрубок,

модифицированных совместимым с биомолекулами азольным комплексом переходных

металлов. Комплекс образует с – СООН группой на стенке нанотрубки водородную

связь и формируется супрамолекула , что подтверждено спектрами поглощения в

диапазоне

(350

–

700)

нм

и

ИК

спектрометрией.

Следующий этап изучения супрамолекулы – фотовозбуждение

взаимодействия

комплекса с амино – кислотой, изменяющего координационное окружение металла и

спектры поглощения обусловленные d-d переходами. В результате получено

экспериментальное подтверждение создания “smart” супрамолекулы, распознающей

протеиновые амино – кислоты (Рис.1.)

Рис. 1. Структурная схема супрамолекулы из углеродных нанотрубок с

комплексом металла, ― распознающим‖ гистедин.

68

Нанесение эпитаксиальных пленок фторидов кальция и стронция методом

MOCVD в условиях пирогидролиза

Макаревич А.М.

1

, Маркелов А.В.

1

, Самойленков С.В.

2

Аспирант

1

Факультет наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова

2

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

makarevich@inorg.chem.msu.ru

Фториды ЩЗЭ благодаря особенностям своего строения и уникальным физико-

химическим свойствам являются перспективными материалами для использования в

качестве буферных слоев в технологии изготовления ВТСП-кабелей 2 поколения. Для

изготовления токонесущих слоев ВТСП в ориентированном состоянии в настоящее

время используются текстурированные ленты из никелевых сплавов, которые обладают

существенным недостатком – малой устойчивостью к окислению при температурах

выше 400

o

C. Поэтому весьма актуальной задачей является разработка методов

нанесения защитных эпитаксиальных пленок фторидов ЩЗЭ на такие ленты при низких

температурах в неокисляющих условиях. Для решения этой проблемы в данной работе

предложено использовать метод MOCVD (Metal-organic chemical vapor deposition) с

парами воды, где процесс термораспада молекул прекурсора и рост пленки будет

происходить в условиях пирогидролиза.

В качестве прекурсоров использовали разнолигандные комплексы M(hfa)

2

(glyme) (M

= Ca, Sr; Hhfa = гексафторацетилацетон; glyme = диглим, тетраглим), обладающие

высокой летучестью и устойчивостью при хранении. Наличие фтора в молекулах

прекурсоров позволяет использовать их в одноисточниковом варианте MOCVD, что

значительно упрощает конструкцию установки и технологию нанесения пленок.

Для исследования процесса осаждения и роста эпитаксиальных пленок на

монокристаллических подложках использовали оптический метод, суть которого

заключается в пропускании лазерного пучка через пленку непосредственно в процессе

осаждения и измерении интенсивности отраженного от подложки луча. Проведенные

эксперименты позволили установить кинетические особенности роста в зависимости от

условий осаждения, а также продемонстрировали существенное влияние паров воды на

процесс нанесения пленок. Показано, что введение паров воды в систему приводит к

значительному увеличению скорости осаждения (в 10 раз) и снижению энергии

активации процесса на 70 кДж/моль.

Процесс термораспада молекул комплекса Ca(hfa)

2

(diglyme) исследовали методом

масс-спектрометрии ЭУ в интервале температур 100-400

о

С с использованием

специального источника, моделирующего процесс MOCVD. Полученные данные

позволили установить качественный характер распада молекул прекурсора, а также

зафиксировать влияние паров воды на этот процесс.

Получены эпитаксиальные пленки CaF

2

и SrF

2

на монокристаллических подложках

(00l)SrTiO

3

, R-Al

2

O

3

и ориентированных никелевых лентах, при температуре осаждения

≤400

o

C. Для анализа пленок использовали методы РФА, РСМА, СЭМ, АСМ,

спектроскопию резерфордовского обратного рассеяния.

69

Макропористый мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего

и гранулированного заполнителя.

Максаков А.В, Соловьева Л.Н.

Студент 5-го курса, аспирант

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

Белгород, Россия

alexxx_8686@bk.ru

В настоящее время одним из перспективных направлений в современном

строительстве является повышение энергоэффективности строительных композитов. В

связи с этим, перед промышленностью строительных материалов возникает острая

необходимость производства

энергоэффективного композита, обладающего

оптимальными для стенового материала прочностными и теплотехническими

характеристиками, а также доступного для большинства граждан.

Одним из эффективных строительных материалов является легкий бетон,

применение которого позволяет снизить массу и повысить теплозащитные свойства

конструкций, трудоемкость их монтажа, стоимость строительства. Дальнейшее

снижение материалоемкости, уменьшение массы и теплопроводности строительных

конструкций без потери их несущей способности и других эксплуатационных свойств

является одним из факторов повышения эффективности строительства.

Анализ

научно-исследовательских работ

показал, что новые

технико-

технологические возможности при производстве мелкозернистых бетонов, особенно

переход от традиционных заполнителей к многокомпонентным составам с широким

использованием природного и техногенного сырья, позволяет свести к минимуму

энергозатраты на обжиг и улучшить теплофизические свойства готового материала.

Нами была рассмотрена возможность использования ТМЦК в качестве компонента

вяжущего для мелкозернистого бетона. Результаты испытаний свидетельствуют о том,

что введение ТМЦК в цементный камень позволяет увеличить прочность при сжатии

исходного состава.

Проведенные нами предварительные исследования показали возможность получения

гранулированных

заполнителей

на

основе

кремнеземсодержащих

пород и

щелочесодержащих добавок, которые активно влияют на потребительские

характеристики получаемых легких бетонов.

В связи с этим нами были разработаны составы макропористого мелкозернистого

бетона, на основе гранулированного заполнителя и композиционного вяжущего.

Проведенные исследования позволяют получать легкие бетоны с улучшенными физико-

механическими свойствами: прочностью 10–15 МПа и плотностью – 1030–1200 кг/м

3

,

общей пористостью до 60 %, причем до 95% этих пор являются закрытыми, т.е.

водонепроницаемыми, что свидетельствует о возможности использования полученных

бетоновв качестве конструкционно-теплоизоляционных стеновых материалов.

Литература

1.Симонов М.З. Основы технологии легких бетонов / М.: Стройиздат, 1973. – 584 с.

2.Соловьева Л.Н. ., Гринев А.П., Изучение влияния различных добавок на свойства

цементного камня / Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие

технологии в стройиндустрии: Сб. докл. Междунар.науч.-практич. конф. – Белгород:

Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2007. – Ч.1. – С. 255-257.

3.Соловьева Л.Н., Мосьпан А. В. Ходыкин Е.И., Перспективы использования

кремнеземсодержащего сырья для получения гранулированного заполнителя легких

бетонов / Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова – Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. – № 1. – С.

9–11.

70

Получение и свойства гетероструктур KNbO

3

/LaNiO

3

/SrTiO

3

1

Манкевич А.С., Цымбаренко Д.М., Макаревич А.М.

аспирант

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова,

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

mankevich@inorg.chem.msu.ru

Тонкоплѐночные сегнетоэлектрические материалы представляют огромный интерес

для использования в различных электронных устройствах. Зачастую такие устройства

основаны на создании сегнетоэлектрических конденсаторов (например, в варикапах и

ячейках сегнетоэлектрической памяти FeRAM), поэтому исключительно актуальными

являются задачи получения гетероструктур, состоящих из электродных проводящих

слоѐв и слоя сегнетоэлектрика. Использование электродов со структурной близостью к

материалу сегнетоэлектрического слоя позволяет получать высококачественные

эпитаксиальные гетероструктуры. Данная работа посвящена получению и изучению

свойств гетероструктур на основе сегнетоэлектрика KNbO

3

и проводящего электродного

слоя LaNiO

3

на монокристаллических подложках SrTiO

3

.

Для получения гетероструктур использовано два метода осаждения тонких плѐнок:

метод накапывания раствора на вращающуюся подложку и метод химического

осаждения и паров металлоорганических соединений (MOCVD). Слои электродного

материала из никелата лантана получены методом накапывания на вращающуюся

подложку водных растворов комплексонатов LaNi(DTPA)·nH

2

O (DTPA=диэтилентри-

аминпентаацетат). Термообработку прекурсорных пленок проводили ступенчато:

разложение органических фрагментов при температурах 110 и 400 °С в токе кислорода и

фазообразующий отжиг при температуре 700 °С в токе кислорода.

Плѐнки никелатов охарактеризованы методами рентгеновской дифракции,

дифракции отражѐнных электронов (ДОЭ), атомно-силовой микроскопии (АСМ) и

сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Данные рентгеновской дифракции и

ДОЭ говорят об эпитаксиальном характере плѐнок никелата лантана. Полученные

плѐнки имеют толщину около 70 нм, являются сплошными, а их шероховатость не

превышает 2 нм. В диапазоне температур 20 – 320 K плѐнки имеют металлический тип

проводимости, а их сопротивление не превышает 100 Ом.

Пленки KNbO

3

осаждены на эпитаксиальные электроды LaNiO

3

/SrTiO

3

методом

MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) на установке с порошковым

сбросовым питателем и индукционным нагревом подложкодержателя. В качестве

прекурсоров использовали летучие комплексы Kthd и Nb(O

i

C

3

H

7

)

4

thd (Hthd = 2,26,6-

тетраметилгептан-3,5-дион). Полученные гетероструктуры исследованы методами

рентгеновской дифракции (θ-2θ сканы и φ-сканы), СЭМ, АСМ, силовой микроскопии

пьезоотклика (СМП), метод лазерно-возбуждѐнной импульсной поверхностно-

акустической волны, а также проведѐн комплекс электрофизических измерений

(сегнетоэлектрический гистерезис, импеданс спектроскопия).

Эпитаксиальный характер гетероструктур подтверждѐн методами рентгеновской

дифракции. Средняя шероховатость поверхности, по данным АСМ, меньше 8 нм.

Толщина слоя сегнетоэлектрика около 600 нм. Обнаружен эффект самополяризации

плѐнки KNbO

3

, который проявляется в фазовом пьезоотклике в СМП-сканах, а также в

наличии макроскопического пьезоэффекта. Коэрцитивное поле, определѐнное из

сегнетоэлектрического гистерезиса и гистерезиса пьезоотклика значительно превышает

значение для монокристалла KNbO

3

(E

с

35 кВ/см), а остаточная поляризация на

конденсаторах с малыми токами утечки достигает 50 мкКл/см

2

.

1

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 07-03-01136а).

71

Эффекты РЗЭ замещения в тонких плѐнках сверхпроводников RBa

2

Cu

3

O

7-δ

Маркелов А.В., Самойленков С.В.

Аспирант

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

martoxx@yandex.ru

Активные исследования тонких сверхпроводящих плѐнок в последнее время

вызваны необходимостью создания так называемых сверхпроводящих кабелей второго

поколения, токонесущей основой которых является сверхпроводящий слой RBa

2

Cu

3

O

7-δ

.

Важным параметром такого покрытия является не только плотность критического тока,

но и общая токонесущая способность, то есть величина тока, протекающего через

сечение сверхпроводника. Увеличение толщины плѐнки RBa

2

Cu

3

O

7-δ

более 3 нм

приводит к значительному замедлению роста токонесущей способности. Это связано с

релаксацией микронапряжений вблизи интерфейса плѐнка-подложка, которые являются

центрами пиннинга. Введение дополнительных интерфейсов в сверхпроводящий слой,

то есть чередование слоѐв RBa

2

Cu

3

O

7-δ

с различными РЗЭ, может увеличить плотность

центров пиннинга при увеличении толщины плѐнки. В данной работе исследуется

влияние такого замещения на сверхпроводящие характеристики тонких плѐнок

RBa

2

Cu

3

O

7-δ

и гетероструктур на их основе.

В качестве объекта исследований был выбран ряд РЗЭ с заметно меняющимся

ионным радиусом: Nd, Gd, Y, Yb. Все плѐнки в рамках данной работы были получены

методом MOCVD. Плѐнки осаждались на монокристаллические подложки MgO, SrTiO

3

и LaAlO

3

.

Важной задачей данной работы является получение индивидуальных плѐнок

сверхпроводников

RBa

2

Cu

3

O

7-δ

,

обладающих

высокими

сверхпроводящими

характеристиками. Исследовано влияние различных факторов, таких как температура и

скорость осаждения, а также время отжига плѐнки в атмосфере кислорода. Было также

показано, что сверхпроводящие свойства образцов проходят через максимум при

изменении толщины плѐнок, которая также является важным оптимизируемым

параметром.

В ходе работы были подобраны оптимальные условия синтеза для плѐнок

YbBa

2

Cu

3

O

7-δ

. Полученные образцы представляют собой хорошо ориентированные

тонкие плѐнки толщиной порядка 400 нм. Температура перехода в сверхпроводящее

состояние для них составляет 8K, что близко к литературным данным. Исследование

индивидуальных плѐнок YBa

2

Cu

3

O

7-δ

также находится на завершающей стадии. Однако,

их характеристики пока несколько отстают от литературных данных, и температура

перехода для них не превышает 84 K.

На данном этапе синтезирован первый тестовый образец гетероструктуры

YbBa

2

Cu

3

O

7-δ

/YBa

2

Cu

3

O

7-δ

. Полученный образец обладает сравнительно невысокой

температурой перехода порядка 81 K. Однако, температурная зависимость удельного

сопротивления позволяет детектировать присутствие плѐнок сверхпроводников обоих

типов, что указывает на успешное последовательное осаждение ориентированных слоѐв.

Дальнейшая оптимизация параметров синтеза индивидуальных плѐнок позволит

значительно повысить данные характеристики. Кроме того, станет целесообразным

исследование более сложных гетероструктур.

72

Синтез и исследование твердых растворов на основе La

1-x

Ag

y

MnO

3+

Маркелова М.Н.

Аспирантка

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Факультет наук о материалах, Москва, Россия

markelova@inorg.chem.msu.ru

Локальная гипертермия (ЛГ) – это способ интенсивной терапии при лечении

раковых опухолей. В методе ЛГ локальный перегрев достигается на клеточном уровне за

счет введения в область раковой опухоли ферромагнитных веществ, нагреваемых

переменным магнитным полем. В последнее время ведутся активные поиски веществ с

температурой Кюри (Тс) = 42-49 С, так как применение таких материалов решает задачу

автоматического контроля температуры в объеме опухоли в процессе лечения. Ряд

легированных манганитов РЗЭ позволяет решить эту проблему. В данной работе были

получены и исследованы твердые растворы со структурой перовскита на основе

манганита лантана, допированного серебром La

1-x

Ag

y

MnO

3+

.

Для синтеза твердых растворов La

1-x

Ag

y

MnO

3+

(у ≤ x) применялись следующие

методы: метод химической гомогенизации с использованием беззольных фильтров,

метод Печини (модифицированный цитратный метод с использованием лимонной

кислоты и этиленгликоля), метод пиролиза аэрозолей и комбинированный метод,

сочетающий в себе метод пиролиза аэрозолей и метод Печини. Во всех методах синтез

проводили исходя из водных растворов нитратов La(NO

3

)

3

, AgNO

3

и Mn(NO

3

)

2

с

концентрацией, определенной гравиметрическим титрованием. Полученные порошки

были синтезированы при 800 С в атмосфере кислорода. Показано, что каждый из

данных методов синтеза позволяет получать однофазные образцы, но с разной

морфологией. Так, методом гомогенизации с использованием беззольных фильтров

получаются порошки с крупными ( 1 мкм) сильноагрегированными частицами;

методом Печини – порошки с размером частиц

100 нм, но также сильно

агрегированные. Методом пиролиза аэрозолей получаются сферические частицы от 200

нм до 1000 нм в зависимости от концентрации исходных растворов нитратов. Сочетание

метода пиролиза аэрозолей и метода Печини в одном комбинированном методе

позволяет получать неагрегированные ультрадисперсные порошки с размером частиц

порядка 100 нм.

Структура всех синтезированных порошков манганитов лантана-серебра по данным

рентгенофазового анализа представляет собой ромбоэдрически искаженный перовскит.

С целью изучения границы твердых растворов были проведены синтезы двухфазных

образцов, состоящих из манганита лантана-серебра и оксида марганца Mn

3

O

4

. Для

полученных образцов были сняты рентгенограммы и проведено полнопрофильное

уточнение структуры методом Ритвельда, что позволило определить границу твердых

растворов в системе La-Ag-Mn-O со стороны оксида марганца.

Необходимо отметить, что при отжиге двухфазных образцов, содержащих манганит

и в малом количестве оксид марганца, последний при данных условиях синтеза (800 С,

рО

2

=1 атм) должен являться оксидом марганца (III), однако по данным РФА показано,

что примесью является Mn

3

O

4

. С целью изучения данного факта были проведены

дополнительные исследования: в условиях 800 С, рО

2

=1 атм были отожжены отдельно

Mn

2

O

3

, Mn

3

O

4

и двухфазный образец, содержащий манганит лантана-серебра и большее

количество примеси оксида марганца. Показано, что для фазы Mn

2

O

3

не происходит

никакого фазового превращения в данных условиях, Mn

3

O

4

превращается в Mn

2

O

3

, а

двухфазный образец, содержащий манганит лантана-серебра и большее количество

примеси, кроме фаз манганита и Mn

3

O

4

, содержит также оксид марганца (III). Таким

образом, полученный

массив данных позволяет

предположить

наличие

топотаксического эффекта, вследствие которого образуется фаза Mn

3

O

4

структурно

более близкая к структуре манганита, чем Mn

2

O

3

.

73

Исследование кинетики образования окисленной фазы в твердых растворах на

основе Bi

2

Sr

2

CaCu

2

O

8+

.

Меледин А.А.

Студент (магистр)

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

факультет наук о материалах, Москва, Россия

meledin@inorg.chem.msu.ru

Соединения на основе твердых растворов со структурой Bi

2

Sr

2

CaCu

2

O

8+

представляются

наиболее

перспективными

для

изготовления

токовводов

сверхпроводящих магнитов главным образом благодаря своей высокой пластичности и

нетоксичности, по сравнению со сверхпроводниками с более высокой T

c

. Для

практического применения сверхпроводников упомянутого типа необходимо решение

проблемы критического тока, связанной с задачей увеличения силы пиннинга

магнитного потока, в частности путем формирования в сверхпроводящей матрице

различных микроструктурных дефектов. Одним из наиболее перспективных путей

представляется создание в матрице сверхпроводника мелкодисперсных включений

других фаз, образующихся при распаде пересыщенного твѐрдого раствора. При этом как

сами частицы вторых фаз (если их размер достаточно мал и межфазовая граница

является атомно-гладкой), так и область искажѐнной кристаллической решѐтки

сверхпроводника вокруг выделения, могут служить эффективными центрами пиннинга.

Кроме того, представляется интересной возможность получения в процессе распада

пространственно упорядоченных выделений с ориентацией, оптимальной для пиннинга

магнитного потока. Подобная микроструктура может быть реализована, например, в

результате эвтектоидного или спинодального распада. В силу высокой подвижности

кислорода, по сравнению с катионной подвижностью, распад пересыщенного твердого

раствора можно ускорить использованием метода внутреннего окисления соединений с

частичным замещением висмута на свинец. Управлять скоростью окисления при этом

можно дополнительным гетеровалентным замещением ЩЗЭ на РЗЭ.

Для практического применения этого метода образования центров пиннинга важно

исследование кинетики образования окисленных фаз. Наиболее эффективным методом

исследования данного процесса является РФА при температуре его протекания.

Целью данной работы является разработка методов получения композита

сверхпроводящая матрица – несверхпроводящее включение. В соответствии с указанной

целью в работе решалась задача по получению кинетических характеристик

твердофазной реакции окисления Pb-содержащих твердых растворов на основе

Bi

2

Sr

2

CaCu

2

O

8+

с дополнительным гетеровалентным катионным замещением. Эта

задача в себя включала:

Определение температуры, при которой происходит образование

окисленной фазы;

Определение вида временной зависимости степени превращения и

описание ее формальной кинетической моделью

Определение влияния дополнительного гетеровалентного замещения Ca на

различные РЗЭ на процесс окисления.

Для решения данных задач использовались следующие методы синтеза -

керамический из плава нитратов; методы последующей обработки - изотермические

отжиги различной продолжительности с последующей закалкой; методы исследования –

рентгенофазовый анализ, растровая электронная микроскопия, рентгеноспектральный

микроанализ, измерение температурной зависимости магнитной восприимчивости и

полевой зависимости намагниченности. В настоящей работе исследовались составы

Bi

2.1-x

Pb

x

Sr

2

Ca

0.8

M

0.2

Cu

2

O

8±δ

(где M – Y, Nd, La; x=0.2, 0.4, 0.6).

74

Исследование процессов формирования и роста серебряных частиц в

контактных системах на основе галогенида серебра

Морозова Т.В.

Заведующий лабораторией

Кемеровский государственный университет,

физический факультет, Кемерово, Россия

morozova-tania@mail.ru

Природа активных элементов поверхности, взаимодействие этих элементов с

основной атомной структурой твердых тел, роль основной бездефектной поверхности,

связь свойств локальных активных элементов с макроскопическими свойствами твердых

тел, значение матричных принципов в поверхностных явлениях - являются в настоящее

время центральными вопросами проблемы активной поверхности твердых тел. Несмотря

на многочисленные исследования, до сих пор остается до конца не решенным вопрос о

том, происходит ли зародышеобразование исключительно на дефектах, всегда

присутствующих на реальной поверхности твердых тел или же возможно и

флуктуационное зародышеобразование на идеальной поверхности.

В представленной работе изложены результаты исследований состояния

поверхности микрокристаллов (МК) AgBr октаэдрического габитуса (111) и

закономерностей формирования кластеров серебра на поверхности в зависимости от

условий синтеза, размеров МК, а также в процессе выдерживания МК в условиях

обработки (*) и хранения. Приготовление образцов МК AgBr (111) для исследований

включало следующие этапы: синтез МК и обработка (выдерживание) МК в растворах с

заданным значением pBr (pBr=3;1,6;3,8) при Т=60

0

С в течение 3 часов (условия (*)).

Обработка проводится с целью определения на поверхности эффективных центров

концентрирования серебра. Хранение дисперсий МК AgBr проводили при Т=6

0

С и

pBr=1,6 3,8. Для электронно-микроскопического анализа МК AgBr (111) освобождали

от желатины путѐм ферментативного расщепления в водном растворе протеазы при

pH=10. Для окончательного освобождения от желатины проводили центрифугирование.

Затем МК AgBr (111) засвечивали одиночным импульсом света высокой интенсивности

с длительностью 10

-3

сек, после этого МК обрабатывали в восстанавливающем растворе.

Далее проводилось напыление углерода на лабораторной установке ВУП-4. Просмотр

углеродных реплик осуществлялся на просвечивающем электронном микроскопе ЭМ-

125.

Известно, что скорость восстановления кластеров на поверхности МК AgBr зависит

от исходных размеров центров и максимальна для Ag

n

-центров c n 10. При n<10

скорость восстановления уменьшается, а при n 10 практически постоянна. Таким

образом, на поверхности МК AgBr, в зависимости от условий синтеза, последующих

обработок МК и восстановления образовавшихся центров концентрирования, можно

выделить предельное число центров концентрирования серебра, количество и

локализацию наиболее активных центров концентрирования. В условиях низкой

освещенности все выявляемые методом электронной микроскопии Ag

n

- центры имеют

повышенную активность к процессу концентрирования серебра. В случае значительного

различия по размерам наблюдаемых Ag

n

–частиц можно утверждать, что мелкие и

крупные Ag

n

–частицы формируются при восстановлении центров с разной исходной

активностью. При высокой освещенности избыточная концентрация электронов будет

захватываться на всех потенциально возможных центрах (независимо от их энергии)

концентрирования с последующим присоединением ионов серебра. В этом случае

можно ожидать, что количество наблюдаемых центров будет соответствовать предельно

возможному для МК AgBr.

Полученные результаты показали, что количество серебряных центров, способных к

восстановлению, близко к значению плотности поверхностных состояний в МК AgBr,

связанных с Br

s

-

на дефектах поверхности.

75

Анализа состава новообразований системы CaO – SiO

2

– H

2

O в

наноструктурированных автоклавных материалах

Нелюбова В.В.

1

аспирант

Анищенко Т.А.

студент

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,

Белгород, Россия

nelubova@list.ru

Как известно, силикатный кирпич по многим показателям существенно превосходит

керамический, в первую очередь по себестоимости производства и удельным расходам

топлива и электроэнергии, а потому на сегодняшний день силикатный кирпич и камни

остаются в числе основных стеновых материалов, необходимых для расширения

строительства в стране. Но в то же время, проблема долговечности и прочности

силикатных материалов все еще актуальна.

Одним из наиболее перспективных решений данной проблемы представляется

введение в формовочную смесь определенного количества молотых кремнеземистых

добавок (обычно 5 – 18 %). В частности нанодисперсных модификаторов (НДМ),

полученных по методу высококонцентрированных вяжущих систем (ВКВС).

В ранее опубликованной работе было установлено, что оптимальное содержание

НДМ в силикатных материалах составляет 10% [1].

Установлено, что в условиях автоклавной обработки состав новообразований

зависит от соотношения CaO/SiO

2

в исходной смеси и от активности поверхности

исходных компонентов [2]. В связи с этим непротиворечиво предположить, что состав

новообразований в системе CaO – SiO

2

– H

2

O будет зависимосеть от содержания в

системе НДМ.

Рентгенометрической диагностикой образцов определено, что все они представлены

минеральным парагенезисом кварц + кальцит. Полн�