Архив

Проведен анализ равновесия в системе Mg–Ni, сплавы на основании которой являются перспективными для применения в ка- честве сорбентов и накопителей водорода (СНВ). Условия получения и эксплуатации таких сплавов предполагают строгий кон- троль давления водорода. В связи с этим фазовые равновесия в системе Mg–Ni необходимо рассматривать не только в зависимости от состава и температуры, но и от давления водорода. Наиболее полное графическое представление о равновесии в системе Mg–Ni дают: трехмерная диаграмма состояния – давление–температура–состав (p–T–x), проекция линий трехфазных равновесий такой диаграммы на плоскость давление–температура (p–T-диаграмма состояния), изобарные и изотермические сечения диаграммы, диа- граммы в координатах pMg–T. На основе анализа экспериментальных данных по равновесию в этой системе приведены наиболее важные варианты перечисленных видов диаграмм. Представленные варианты диаграмм могут оказаться полезными при оптимиза- ции технологии и эксплуатации сорбентов и СНВ-сплавов системы Mg–Ni.

На основе современных представлений о виде фазовой диаграммы нитрида бора рассмотрены термодинамические парамет- ры и механизмы синтеза плотных фаз нитрида бора в равновесных и неравновесных условиях. Показано, что наноалмазы, подобно фуллеренам и углеродным нанотрубкам, обладают каталитическими свойствами и способствуют твердофазному превращению графитоподобного нитрида бора в сфалеритную модификацию в условиях высоких давлений и температур. Предложен механизм взаимодействия наноалмаза в условиях высоких давлений с поверхностью графитоподобного нитрида бора, приводящий к изменению типа электронной связи в его решетке с sp2 на sp3 с формированием нитрида бора со структурой вюрцита и его последующей перестройке в сфалеритный нитрид бора по сдвиговому механизму. Использование наноалмаза с углеродным покрытием приводит к увеличению каталитически активных центров фазового пре- вращения в нитриде бора по сравнению с немодифицированным наноалмазом, что проявляется в увеличении содержания сфале- ритного нитрида бора в материалах, полученных при сравниваемых технологических режимах синтеза. Модифицированный нано- алмаз также способствуют интенсификации синтеза сверхтвердых поликристаллов по сравнению с добавками наноалмаза без по- крытия как за счет диффузии атомов углерода по границам зерен сфалеритного нитрида бора, так и вследствие перестройки микро- группировок графита в алмазную структуру и спекания полученных алмазных блоков с зернами сфалеритного нитрида бора. Определены технологические параметры получения сверхтвердых поликристаллов на основе сфалеритного нитрида бора с добавками порошков детонационного наноалмаза после химической очистки и поверхностного модифицирования неалмазными формами углерода.

Разработана методика записи и эмуляции комплексного эксперимента по полевой эмиссии. Методика включает в себя обра- ботку трех видов потоков данных: электрических характеристик полевого катода (импульсы напряжения и тока); полевого эмисси- онного проектора (картины свечения); времяпролетного масс-спектрометра (масс-спектры летучих продуктов в измерительной камере). В программной среде LabView реализован алгоритм синхронного воспроизведения данных многоканального эксперимента с возможностью их обработки по системе реального времени. В программу встроен набор программных инструментов, реализую- щих функционал, который позволяет повторять эксперимент многократно, приостанавливаться в заданные моменты времени, а также менять скорость течения времени в эмуляции. Возможности методики продемонстрированы на примере исследования полевой эмиссии из нанокомпозитного полевого катода на основе углеродных нанотрубок.

Создание инновационных продуктов и технологический прорыв – словосочетания, наиболее часто используемые примени- тельно к объектам, находящимся в наноразмерной области. Углеродные наноматериалы различной морфологии и структуры, к которым можно отнести нанотрубки, графен, нанопористый углерод, являются одними из наиболее исследуемых в настоящее время материалов наноиндустрии. Это объясняется, прежде всего, тем, что их физико-механические и физико-химические характе- ристики оказывают непосредственное влияние на конечный продукт. При этом для целого ряда применений наилучшие эксплуата- ционные характеристики достигаются при максимально возможных значениях параметров удельной поверхности и пористости. Разработаны методы и опытная технология получения микро- и мезопористого углеродного материала. В зависимости от исходно- го сырья и технологических режимов синтеза получается нанопористый углеродный материал с преобладанием микро- или мезо- пор, с удельной поверхностью по БЭТ в диапазоне 2000…4000 м2/г. Технология включает карбонизацию исходных веществ и по- следующую химическую активацию. Полученный активированный углеродный материал может применяться в качестве сорбентов газовых сред как в системах очистки, так и в качестве газовых аккумуляторов для безопасных систем хранения и транспортировки, а также решения ряда экологических задач.

Представлены данные о получении композиционных материалов, содержащих полиэтилен и многостенные углеродные на- нотрубки (МУНТ) марки Таунит. Для получения этих композитов методом полимеризации in situ использована каталитическая система, сформированная при взаимодействии магнийорганического соединения и TiCl4 на поверхности нанотрубок. Закрепленный на поверхности МУНТ катализатор обладает высокой активностью в полимеризации этилена и позволяет получать полимер с различной молекулярной массой. Представлены данные о формировании полимера на поверхности МУНТ и морфология поли- этилена, образующегося на различных образцах Таунит.

Получены нанокомпозиционные материалы на основе силиконовой смеси холодной вулканизации, содержащие многостен- ные углеродные нанотрубки. Исследованы концентрационные зависимости радиофизических свойств материалов. Показано повы- шение эффективности экранирования электромагнитного излучения радиочастотного диапазона длин волн при увеличении кон- центрации многостенных углеродных нанотрубок до 10 масс. %.

Приведены обсуждения результатов исследования температуры зернистой среды при быстром гравитационном течении на шероховатом скате. Температура определяется как кинетическая энергия совокупности элементарных форм взаимных переме- щений частиц. Проанализировано влияние угла наклона ската на соотношение составляющих температуры зернистой среды, обу- словленных флуктуацией, поперечным массопереносом и сдвиговым перемещением частиц.

Разработан способ получения наномодифицированных гальванических покрытий путем добавления в электролит смеси нано- материалов. Проведено экспериментальное исследование микротвердости осадка технологического процесса получения хромового гальванического покрытия из стандартного электролита, модифицированного комбинацией наноалмазов и многослойных углеродных нанотрубок, а также комбинацией однослойных углеродных нанотрубок и многослойных углеродных нанотрубок. При добав- лении в электролит наноалмазов 12 г/л и многослойных углеродных нанотрубок Таунит 80 мг/л микротвердость хромового покры- тия увеличивается на 27 % по сравнению с хромовым покрытием, полученным из стандартного электролита хромирования без до- бавок. При добавлении в электролит однослойных углеродных нанотрубок 50 мг/л и многослойных углеродных нанотрубок Таунит 80 мг/л микротвердость хромового покрытия увеличивается на 22 % по сравнению с хромовым покрытием, полученным из стан- дартного электролита хромирования без добавок. Срок службы деталей, хромовое покрытие на которых получено из электролита со смесью наноалмазов и многослойных углеродных нанотрубок Таунит, однослойных углеродных нанотрубок и многослойных углеродных нанотрубок, значительно выше, чем при использовании традиционного хромового покрытия, а также при использова- нии многослойных углеродных нанотрубок, однослойных углеродных нанотрубок или наноалмазов отдельно.

В работе изучено влияние технологических параметров метода СВС-экструзии (время задержки перед приложением давле- ния, скорость перемещения плунжера пресса) на длину и качество экструдированных цилиндрических стержней диаметром 3 мм, полученных из материалов на основе TiB – 30 масс. % Ti. Определены их оптимальные значения: интервал времени задержки со- ставил 3,0…3,5 с, интервал скорости плунжера пресса – 40…50 мм/с. На основе результатов сканирующей электронной микроско- пии и рентгенофазового анализа изучена особенность строения полученных материалов, установлена их текстурированность. Измерены физико-механические характеристики полученных материалов: пористость, твердость, микротвердость.

На данный момент применяемые методы диспергирования не способны обеспечить достаточную дисперсность наномодифи- каторов в жидкостях. Это обстоятельство существенно снижает эффективность последующего использования жидкофазных нано- модификаторов, которые широко применяются при производстве разнообразных композиционных полимерных и керамических конструкций. Рассмотрен новый метод диспергирования и суспензирования жидкостей с помощью ультраструйной технологии. Представлены результаты экспериментальной апробации, подтверждающие эффективность применения ульраструйных технологий для получения суспензий жидкостей с наномодификаторами. В качестве модификаторов для жидкости выбраны два различных вида порошка: бемит и углеродные нанотрубки. Более того, для реализации эксперимента разработана специальная технологиче- ская оснастка. Результаты анализа полученных суспензий жидкости, содержащих наномодификаторы, позволяют рекомендовать данную технологию диспергирования для применения в промышленных масштабах.