Архив

В результате модифицирования силиконового компаунда углеродными нанотрубками (УНТ) получены композиты с улучшенными физическими свойствами и термической стабильностью. Для более равномерного распределения в матрице углеродные нанотрубки подвергались функционализации 3-аминопропилтриэтоксисиланом. Силанизации подвергались исходные и предварительно окисленные УНТ, содержащие различное количество карбоксильных групп. От 0,5 до 3 масс. % исходных или функцио- нализированных УНТ вводили в силиконовый компаунд марки «Силагерм 2111». Полученные образцы охарактеризованы методами ИК-Фурье и КР-спектроскопии, ТГ/ДСК-анализа. Содержание кремния в силанизированных УНТ определялось методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии. Показано, что предварительное окисление УНТ незначительно влияет на содержание кремния в силанизированных нанотрубках, которое составляет до (7,69 ± 0,92) масс. %. По данным рамановского картирования поверхности силиконовых композитов, силанизированные УНТ распределяются в поверхностном слое материала более равномерно, чем исходные нанотрубки. Функционализация способствует более равномерному распределению УНТ в поверхностном слое материала. Данный эффект положительно сказывается на физико-механических свойствах композитов. Функционализированные 3-аминопропилтриэтоксисиланом УНТ в 1,5 раза более эффективно увеличивают электропроводность, чем исходные УНТ. Полученные композиты сохраняют механические характеристики после термического воздействия и могут эксплуатироваться в более широком интервале температур, чем исходный силиконовый компаунд.

Рассмотрена эффективность применения малослойного графена (число слоев не более 5), синтезированного по авторской методике в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из целлюлозы в качестве модифицирующей добавки для повышения комплекса прочностных и теплофизических свойств изделий из фотополимерных смол, полученных методом DLP 3D-печати. Несмотря на высокие характеристики графеновых наноструктур, к которым относится и малослойный графен, данный класс материалов до сих пор не применяется в промышленности из-за невозможности синтеза больших объемов материала высокого качества и с приемлемой себестоимостью. Предложенный метод синтеза позволяет получать большие объемы малослойного графена, не содержащего в своей структуре дефекты Стоуна–Уэйлса. Установлено, что добавление малослойного графена позволяет добиться роста твердости по Бринеллю до 1,8 раз, прочности на изгиб до 1,5 раз и теплопроводности до 2,2 раз по сравнению с исходным полимером при использовании не более 2 масс. % малослойного графена. Дальнейшее увеличение концентрации малослойного графена не привело к дальнейшему росту свойств конечного композита. Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности синтезированного малослойного графена в качестве модифицирующей добавки при создании изделий из фотополимерных смол методом DLP 3D-печати.

Исследованы свойства электрохимического датчика, изготовленного с помощью технологии трафаретной печати графитовой пасты. Основным электропроводящим компонентом пасты является терморасширенный графит. Для подтверждения качества и целостности результатов трафаретной печати электроды исследованы методами оптической и сканирующей электронной микроскопии. Электрохимические измерения (хроноамперометрия и циклическая вольтамперометрия) печатных электродов показали, что характеристики пасты на основе терморасширенного графита аналогичны характеристикам коммерчески доступной графитовой пасты, несмотря на радикально меньшее содержание углерода. Прототип биосенсора, изготовленный в данной работе, характеризуется анизотропной морфологией поверхности, образованной смесью технического углерода с измельченными частицами углерода (терморасширенный и микрокристаллический графит). Данный прототип обладает хорошей линейностью реакции на глюкозу в широком диапазоне от 1 до 40 мм, проявляя при этом значения токов и чувствительности, сравнимые с коммерчески доступным аналогом.

Твердые растворы фторзамещенного гидроксиапатита кальция составов Ca10(PO4)6(OH)2–xFx, x = 0,0; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 получены при взаимодействии Ca10(PO4)6(OH)2, Ca3(PO4)2 и СаF2 в ходе твердофазной реакции синтеза при 1200 °С в течение 3 ч на воздухе. Продукты синтеза идентифицировали с использованием рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов, инфракрасной и импедансной спектроскопии. По результатам рентгенофазового анализа синтезированные твердые растворы обладали структурой гексагонального апатита, крайние члены ряда твердых растворов отвечали стандартам JCPDS (Ca10(PO4)6(OH)2 – № 9-0432; Ca10(PO4)6F2 – № 00-003-0736). Колебательные спектры твердых растворов соответствовали структуре апатита с характерными полосами поглощения тетраэдров РО4 3–, ОН–-групп; рост содержания фтора в твердых растворах сопровождался типичным смещением полосы 631 см–1 в область больших значений волновых чисел, а интенсивность ее последовательно снижалась. С ростом содержания фтора в твердых растворах на частоте 1 кГц тангенс угла диэлектрических потерь не претерпевал значительных изменений, а диэлектрическая проницаемость незначительно снижалась. На основе результатов физико-химического анализа определены фундаментальные взаимосвязи «состав – структура – свойства» для исследованных продуктов синтеза, проведена оценка влияния состава и условий синтеза на кристаллографические (параметры элементарной ячейки) и электрические (диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость) характеристики синтезированных твердых растворов. Твердые растворы фторзамещенного гидроксиапатита кальция перспективны для использования в медицинской практике.

В статье целью исследований являлось определение важных параметров сорбции органических соединений – синтетических красителей метиленового синего (МС) и малахитового зеленого (МЗ), на мезопористом углероде (МПУ) из водных растворов в ограниченном объеме. Для используемого сорбента определены элементный состав и площадь поверхности по БЭТ по адсорбции азота, которая составила 2360 м2/г. Проведен анализ механизмов поглощения с помощью кинетических зависимостей и изотерм сорбции, для чего применялись эмпирические уравнения псевдо-первого и псевдо-второго порядка, Еловича и внутричастичной диффузии, а также уравнения Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина–Радушкевича. В ходе кинетических исследований установлено, что равновесие наступает после 15 мин извлечения при величине адсорбционной емкости 2446,6 мг/г по МС и 2043,1 мг/г по МЗ. Следует отметить, что извлечение молекул красителей проходит преимущественно по смешанно-диффузионному механизму и контролируется реакцией второго порядка согласно модели псевдо-второго порядка. Энергия активации имеет значение 0,016 кДж/моль по молекулам МЗ и 0,013 кДж/моль для МС, что подтверждает физический механизм поглощения красителей. Таким образом, в ходе экспериментальных исследований подтверждена высокая эффективность разработанного сорбента для очистки водных систем от соединений органической природы.

Исследовано состояние загрязненности почв г. Тюмени на предмет содержания в них тяжелых металлов: никеля (Ni), кобальта (Co), марганца (Mn), меди (Cu), кадмия (Cd), свинца (Pb) и хрома (Cr). Отбор проб почв проводился осенью 2021 г. на селитебных участках в пределах города. Точки отбора выбирались в зонах повышенной антропогенной нагрузки – вблизи автомагистралей и промышленных предприятий. В пробах почв определено содержание кислоторастворимых и подвижных форм тяжелых металлов, и органического вещества, а также измерен водородный показатель (pH). Анализ показал, что значительные превышения выявлены по никелю в 11 пробах почв от 3,2 до 14,3 ПДК, причем все пробы почв относятся к зонам влияния автотранспорта. В одной пробе № 29, которая относится к зоне влияния таких крупных промышленных предприятий, как Металлургический завод «Электросталь Тюмени» («УГМК-Сталь») и Моторный завод, превышено ПДК по никелю в 8,1 раза. По содержанию меди тоже есть превышения в 11 пробах, от 1,5 до 4,9 ПДК, причем в зонах влияния как автотранспорта, так и на территориях влияния предприятий строительных материалов, железнодорожной развязки, «УГМК Сталь». По свинцу есть превышения в двух пробах в два раза в зоне влияния автотранспорта, в 4,4 раза в зоне влияния Завода строительных машин, в 29,7 раз в зоне влияния автодорог Велижанского тракта. По кобальту, хрому и марганцу значения ПДК для кислоторастворимых форм не превышены. По подвижным формам превышения наблюдаются и по марганцу. Наибольшие превышения ПДК по никелю, меди выявлены в Восточном и Центральном районах города, в зонах влияния автотранспорта и крупных предприятий.

Обзор посвящен современному состоянию исследований и достижений в области модифицирования смазочных материалов. Для улучшения трибологических характеристик смазок используют различные добавки, в частности, наночастицы. Такие добавки позволяют избежать прямого контакта, снижают коэффициент трения и износ. Учитывая, что графен значительно повышает трибологические характеристики смазок, в обзоре рассмотрены основные способы его получения. Показано, что наиболее перспективной технологией получения графена для модифицирования смазочных материалов является жидкофазная сдвиговая эксфолиация кристаллического графита, поскольку масляные смеси с нанопластинами равномерно распределяются в пластичной смазке и обеспечивают ее стабильную работу в парах трения. Рассмотрен вариант смешения нанопластин графита с пластичной смазкой в роторном диспергаторе. Показано, что наряду с повышением трибологических характеристик, смазка, модифицированная нанопластинами графита, создает антифрикционную пленку на поверхностях трения. Проанализированы составы антифрикционной пленки и результаты ее использования. Намечены пути совершенствования технологии модифицирования пластичных смазок нанопластинами графита. В первую очередь необходимо модернизировать основное оборудование: барабанную стержневую мельницу; узел классификации графеносодержащих суспензий по размерам нанопластин; роторный диспергатор. Учитывая, что максимальный эффект наблюдается при использовании антифрикционной пленки + смазка, модифицированная нанопластинами графита, необходимо детально исследовать процесс формирования антифрикционной пленки и определить ее оптимальное содержание в смазке.