Номер

К 130-летию выдающегося отечественного ученого Николая Николаевича Семёнова, лауреата Нобелевской премии по химии 1956 года, описаны основные вехи его биографии и показаны главные научные достижения. Н. Н. Семёнов – первооткрыватель цепных реакций в химии, создатель теории цепных процессов, теории разветвленных цепных реакций, закона роста концентрации активных центров со временем. С 1931 г. Н. Н. Семёнов создал и бессменно руководил Институтом химической физики в течение 55 лет; ныне институт носит его имя. Описана научно-организационная деятельность Н. Н. Семёнова, его личные качества. Показаны материалы о Н. Н. Семёнове в Международном Информационном Нобелевском Центре, который полвека хранит память об ученом. Детально раскрыты сведения о номинировании Н. Н. Семёнова на Нобелевскую премию по химии, а также сведения о том, кого он сам выдвигал на эту премию.

Методом послойного рентгеноструктурного анализа (РФА) исследована фазовая эволюция в зоне соединения биметалла сталь 08Х18Н10Т–АМг6, полученного сваркой взрывом, с последующим изотермическим отжигом при 500–550 C. Установлено, что после сварки взрывом в приповерхностных слоях формируется метастабильная квазикристаллическая фаза Al86Fe14, которая распадается при изотермическом отжиге с образованием равновесных интерметаллических соединений Al5Fe2 и Al13Fe4. Также после отжига фиксируется формирование тройной фазы Cr2Mg3Al18, что свидетельствует об активизации диффузионного взаимодействия компонентов стали и алюминиевого сплава. Таким образом, показана последовательная эволюция фазового состава в зоне соединения после сварки взрывом и термического воздействия. Полученные результаты расширяют представления о механизмах фазообразования и диффузионных процессов на границе соединения в биметалле сталь 08Х18Н10Т–АМг6 при сварке взрывом, а также о влиянии термического воздействия на эволюцию фаз.

Проведена оценка влияния добавок оксида графена (ОГ) на структуру гибридного наполнителя графит/гексагональный нитрид бора и триботехнические характеристики антифрикционных композитов, полученных на его основе. Методика приготовления нанокомпозитов включала получение наполнителя (шихты) посредством механической активации компонентов, горячее смешивание шихты с высокотемпературным каменноугольным пеком, прессование и высокотемпературный обжиг. Для придания герметичности на финальной стадии изделия подвергались пропитке раствором фурфурилового спирта с последующей полимеризацией при 300 С. Образцы шихты изучали методами термогравиметрии и рентгенофазового анализа. Установлено, что при увеличении содержания ОГ до 2,80 мас. % термическая стабильность шихты росла, а после снижалась. Зависимость параметров кристаллической структуры компонентов наполнителя (Lc и N) от концентрации ОГ также имела экстремальный характер. Образец шихты, содержащей 1,64 мас. % оксида графена, характеризовался максимальными значениями Lc и N для нитрида бора и минимальными – для графитового компонента. Кроме того, наполнитель данного состава демонстрировал максимальную сорбционную емкость по пеку, что способствует формированию высокоплотного и прочного материала. Готовый нанокомпозит демонстрировал газопроницаемость менее 1?10(–5) см2/с и прочность при сжатии, равную 197,5 МПа, что в 1,5 раза выше, чем у аналога (НИГРАН-В). В результате стендовых испытаний установлено, что за счет введения в состав наполнителя оксида графена интенсивность износа снижается в 16 раз по сравнению с образцом на основе немодифицированной шихты. Нанокомпозит оптимального состава остается герметичным в экстремальных условиях эксплуатации и может являться основой для создания высокоплотных и сверхпрочных антифрикционных материалов, пригодных для использования в герметичных узлах трения насосных и компрессорных систем.

Исследованы закономерности механохимического формирования силицидов ниобия с использованием техногенных отходов (стружка ниобия и пластины кремния) в качестве исходных материалов. Выявлены роль диаметра мелющих шаров и времени механической активации на изменения массовой доли образованных силицидов ниобия. Методами рентгенофазового анализа и растровой электронной микроскопии изучено и показано, что морфологические изменения тесно связаны с образованием таких новых фаз как NbSi2, Nb5Si3, Nb3Si. Высокая степень измельчения и деформации частиц является предпосылкой для успешного механохимического синтеза. Время механической активации является ключевым фактором в процессе механохимического синтеза силицидов ниобия. Максимальное разупорядочение и измельчение структуры, достигается в промежуточных режимах активации (10…15 мин). Использование более крупных шаров (8 мм) интенсифицирует процессы деформации и разупорядочения, приводя к более резкому увеличению микроискажений и к более быстрому образованию наноразмерных силицидов. Массовая суммарная доля силицидов ниобия составила 46 мас. % при использовании шаров 8 мм против 38 мас. % при использовании шаров 5 мм после 30-минутной механической активации. Использование вторичных отходов в качестве исходных материалов пригодно для получения силицидов ниобия

Ферроценсодержащие ионные жидкости (Fc-ИЖ) (бис(трифторметилсульфонил)имиды N-метил-N- (ферроценилметил)пирролидиния, N-метил-N-(ферроценилметил)пиперидиния и N-этил-N-(ферроценилметил) пирролидиния) испытаны в качестве окислительно-восстановительных добавок для электролитов суперконденсаторов (СК). В качестве электродного материала изучены малослойные графитовые фрагменты (МГФ), в том числе азотзамещённые (N-МГФ). Анализ электрохимических характеристик СК проведен с помощью методов циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и спектроскопии электрохимического импеданса. Саморазряд СК измерен при потенциале холостого хода. Показано, что пористые параметры электродного материала, тип и содержание редокс-добавки в электролите определяют удельную ёмкость, плотность энергии, кулоновскую эффективность и величину саморазряда СК. Установлено, что увеличение доли Fc-ИЖ в фоновом электролите 0,5 М [EMIm][NTf2]/ацетонитрил приводит к увеличению удельной емкости электрода на основе МГФ с 85 до 126 Ф/г при скорости развертки потенциала 5 мВ/с за счет дополнительного псевдоемкостного вклада, обусловленного обратимым переносом электронов в ходе редокс-процесса Fe2+/Fe3+, а также способствует росту удельной энергии СК до 21,7 Вт/кг. В отличие от МГФ, легирование азотом оказывает негативное влияние на электрохимические характеристики СК, приводя к ускорению саморазряда вследствие взаимодействия редокс-активных частиц с азотными группами на поверхности электрода

На основе аморфного полититаната калия (K2O*4TiO2*xH2O, ПТК), модифицированного в водных растворах смеси сульфата марганца и сульфата алюминия, взятых в мольном соотношении 2 : 1, а также смеси сульфатов марганца, алюминия и хрома, взятых в мольном соотношении 2 : 1/2 : 1/2, синтезированы интермедиаты для получения керамических порошков. Показано, что термическая обработка этих интермедиатов при 850 С/2 ч позволяет получить монофазные порошки голландитоподобных твердых растворов состава K1,70Mn1,66Al0,81Ti5,52O16 и K1,76Mn1,60Al0,39Сr0,45Ti5,48O16 соответственно. На основе компактированных порошков полученных продуктов изготовлены керамические диэлектрики, спеченные при 1080 С/3 ч. Электрические свойства полученных образцов исследованы методами импедансной спектроскопии. Показано, что частичная замена Al на Cr в составе интермедиата увеличивает диэлектрическую проницаемость (от 820 до 1580) и снижает диэлектрические потери (от 0,89 до 0,22) на рабочей частоте 1 кГц. При этом введение обоснованной комбинации допантов (Nb2O5, 0,5 %; Nd2O3, 0,3 %; LiF, 0,8 %) и флюсообразующей добавки (борат цинка, 2 %) позволяет добиться существенного увеличения диэлектрической проницаемости (до 57800 +/- 600) и снижения диэлектрических потерь (tg(), до 0,084 +- 0,02), а также увеличивает температурную стабильность диэлектрической проницаемости керамики в интервале от –55 до +125 С до уровня требований к диэлектрикам категории Х7Т.

Образцы биоуглей из отходов переработки ракообразных синтезированы путем карбонизации с последующей щелочной активацией. Рассмотрено влияние параметров синтеза (время, температура) на пористую структуру биоугля. Результаты показали, что условия карбонизации биомассы существенно влияют на конечные параметры пористости. Установлено, что образцы биоугля, полученные путем варьирования параметров синтеза, микромезопористые. Показано, что температура является основным влияющим фактором при карбонизации биомассы. При трехчасовой продолжительности карбонизации и температуре 650 C значения удельной поверхности (2708 м 2 /г) и объемов пор (общий объем пор – 1,58 см 3 /г, объем микропор – 0,64 см 3 /г, объем мезопор – 0,94 см 3 /г) в полученном биоугле достигали максимального значения. Изучена адсорбция метана на полученном биоугле при температуре окружающей среды и давлении до 100 бар. Показано, что биоуголь из отходов переработки ракообразных демонстрирует высокую адсорбционную способность по метану, равную 18 ммоль/г. Экспериментальные данные адсорбции проанализированы с использованием моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича. Влияние параметров синтеза на пористую структуру биоуглей, а также данные адсорбции, оцененные в исследовании, полезны для проектирования адсорбционных систем.

Обзор обобщает результаты использования детонационных наноалмазов (ДНА) за последние 10 лет для новых областей науки и техники. Ориентированное сращивание кристаллитов наноалмазов (~ 4 нм) при воздействии высоких температур и давлении способствует образованию монокристаллов многомикронных размеров. Предложены и изучены новые контрастные МРТ-вещества в виде водных суспензий с введенными в них ДНА, легированные ионами марганца и гадолиния. Показана возможность использования кристаллитов ДНА в качестве отражателей очень медленных нейтронов (~ 50 м/с). Показана возможность получения (CVD-метод) алмазных покрытий, содержащих ионы европия. Обнаружен электрореологический эффект при наложении электрического поля на суспензию кристаллитов наноалмазов в маслах, причем кристаллиты ДНА являются центром узлов фрактальной токопроводящей сетки. Смешивание ДНА с порошком вольфрама (W) при последующем спекании приводит к усилению модуля Юнга в 4 раза и твердость в 1,5–2,0 раза у спеченного W. Замена стандартных ДНА (из смеси тротила с гексогеном) на ДНА, легированных бором при детонационном синтезе, увеличивает микротвердость спеченного W дополнительно до четырех раз. Впервые получены новые виды псевдосплавов – алюмовольфрамовый, содержащий 10 мас. % вольфрама и 90 мас. % алюминия с твердостью НВ 60 и алюминиево-медно-вольфрамовый, содержащий 15 мас. % Al, 50 мас. % медь, 35 мас. % вольфрам и 1,2 мас. % ДНА. Полученные составы легко подвергаются механической обработке. Показана возможность использования водных суспензий наноалмазов в фотонике с целью получения линейно-оптических фильтров, устойчивых к мощному излучению. Применение полупродукта синтеза ДНА-алмазной шихты (АШ) привело к увеличению всхожести семян пекинской капусты на 70 % по сравнению с обычной всхожестью таких семян. Введение АШ в используемые космические смазки снизило износ деталей в 2 раза. Модификация пастообразных топлив наноалмазами позволила поднять скорость их горения до 23 %.

Статья содержит обзор современных работ, посвященных получению композиционных материалов на основе полиметилметакрилата (ПММА), полипропилена (ПП) с улучшенными характеристиками. Формирование целостных научных представлений о процессах получения нанокомпозитов лежит в основе создания материалов нового поколения. В таких системах матрицей служат традиционные полимеры, а функцию проводящего наполнителя выполняют углеродные нанотрубки. Ключевое значение здесь приобретает изучение эффектов, возникающих при введении сверхмалых количеств углеродных наночастиц: именно они позволяют кардинально изменить широкий спектр свойств полимеров без значительного удорожания материала. Наряду с экспериментами по улучшению проводящих полимеров все более приоритетную роль играет многомасштабное моделирование. Вычислительные эксперименты сокращают затраты на разработку и прогнозируют стабильность материалов при нагрузках, что превращает моделирование в ключевой драйвер технологического прогресса в области органической электроники. Подтверждая эффективность вычислительных методов, авторы приводят результаты собственных исследований механизмов взаимодействия перечисленных полимеров с однои двуслойными УНТ, приведших к созданию композитной полимерной системы, выполненных с использованием современного квантово-химического метода – теории функционала плотности DFT. Таким образом, представленный обзор не только обобщает существующие достижения в области композитов УНТ/ПММА и УНТ/ПП, но и задает новый методологический вектор, в котором вычислительные методы (в частности, DFT) становятся равноправным, а на начальных этапах – приоритетным инструментом проектирования нанокомпозитов с прогнозируемыми свойствами.