ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2021, №03

Влияние облучения протонами
и ионами высоких энергий на структуру
и свойства композитных ВТСП-2 лент


А. В. Троицкий, Л. Х. Антонова, Е. И. Демихов,
Т. Е. Демихов, Г. Н. Михайлова


Рассмотрено влияние радиационных дефектов, вызванных облучением протонами (2,5 MэВ), тяжелыми ионами 132Xe27+ (167, 80, 40 MэВ), 86Kr17+(107 MэВ), 40Ar8+(48 MэВ), на критические параметры ВТСП-2 лент на основе соединений YBa2Cu3O7 – xи GdBa2Cu3O7 – x. Приведены результаты расчетов на основе модели термического пика размеров треков ионов. Рассчитаны проективные пробеги ионов и протонов в данных образцах. Определена радиационная стойкость изученных образцов к ионному и протонному излучению указанных энергий. Выполненные исследования позволили обнаружить при низких флюенсах облучения тяжелыми ионами увеличение критического тока (Ic), улучшение адгезии между сверхпроводящим слоем и подложкой, уменьшение внутренних напряжений в ВТСП слое. При более высоких значениях флюенсов происходит уменьшение критического тока и критической температуры. Важно, что снижение Icначинается при более низких значениях флюенсов, чем Tc.


Ключевые слова: высокотемпературные сверхпроводящие композиты, радиационная стойкость, тяжелые ионы, протоны, критический ток, критическая температура.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-5-20

Троицкий Алексей Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (119991, Москва, ул. Вавилова 38), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области физики низких температур, сверхпроводимости, радиационных дефектов. E-mail: at@kapella.gpi.ru.

Антонова Ландыш Халяфовна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (119991, Москва,
ул. Вавилова 38), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Московский политехнический университет” (107023, Москва, ул. Большая Семеновская, 38), доцент, специалист в области физики полупроводников, сверхпроводимости, радиационных дефектов. E-mail: lpaa@kapella.gpi.ru.

Демихов Евгений Иванович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (119991, Москва, Ленинский проспект, 53), доктор физико-математических наук, профессор, и.о. руководителя отделения физики твердого тела, высококвалифицированный главный научный сотрудник; специалист в области физики конденсированного состояния, научного приборостроения и медицинской физики. E-mail: edemikhov@gmail.com.

Демихов Тимофей Евгеньевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (119991, Москва, Ленинский проспект, 53), кандидат физико-математических наук, высококвалифицированный старший научный сотрудник, специалист в области сверхпроводимости, физики и техники низких температур. E-mail: tdemikh@lebedev.ru.

Михайлова Галина Николаевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (119991, Москва,
ул. Вавилова, 38), профессор, доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией, специалист в области сверхпроводимости, физики низких температур, взаимодействия лазерного излучения с полупроводниками. E-mail: galina@kapella.gpi.ru.

Ссылка на статью:

Троицкий А.В., Антонова Л.Х., Демихов Е.И., Демихов Т.Е., Михайлова Г.Н. Влияние облучения протонами и ионами высоких энергий на структуру и свойства композитных ВТСП-2 лент. Перспективные материалы, № 3, с. 5 – 20. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-5-20

 

Электропроводящая резина
с эффектом положительного температурного коэффициента сопротивления
из шинного регенерата


Н. В. Шадринов, К. П. Антоев


Показана возможность разработки электропроводящей резины на основе шинного регенерата и токопроводящего технического углерода марки OMCARB CH85. Исследованы вулканизационные характеристики регенератов, полученных методом термомеханической девулканизации с разным содержанием вулканизующей группы и токопроводящего технического углерода. Показано, что после термомеханической девулканизации, вследствие сохранения сульфидных связей, повторная вулканизация происходит только в присутствии серы и ускорителей вулканизации. Обнаружено проявление эффекта флокуляции при введении OMCARB CH85 в регенерат. Применение токопроводящего технического углерода в регенерате приводит к повышению условной прочности при растяжении и твердости по Шору А. Однако, вследствие введения технического углерода сверх оптимального количества, а также из-за его недостаточного диспергирования, наблюдается уменьшение относительного удлинения при разрыве и стойкости к износу. Исследование объемного удельного сопротивления показало, что полученные резины относятся к полупроводниковым материалам. Построена зависимость удельного сопротивления от температуры в диапазоне от 10 до 80 °С. Показано, что эффект положительного термического коэффициента наблюдается у всех полученных образцов. Значения положительного температурного коэффициента сопротивления в диапазоне температур 10 – 80 °С составляет 0,054 – 0,285 град–1.


Ключевые слова: электропроводящая резина, положительный температурный коэффициент сопротивления, девулканизация, электропроводящий технический углерод.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-21-29

Шадринов Николай Викторович — Институт проблем нефти и газа
СО РАН обособленное подразделение ФИЦ “Якутский научный центр СО РАН” (677007, Якутск, ул. Автодорожная, 20), и.о. заместителя директора по научной работе, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, cпециалист в области разработки и исследования полимерных и композиционных материалов. E-mail: nshadrinov@gmail.com.

Антоев Карл Петрович — Институт проблем нефти и газа СО РАН обособленное подразделение ФИЦ “Якутский научный центр СО РАН” (677007, Якутск, ул. Автодорожная, 20), младший научный сотрудник, cпециалист в области разработки и исследования полимерных и композиционных материалов. E-mail: antoevkp@gmail.com.

Ссылка на статью:

Шадринов Н.В., Антоев К.П. Электропроводящая резина с эффектом положительного температурного коэффициента сопротивления из шинного регенерата. Перспективные материалы, № 3, с. 21 – 29. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-21-29

 

Влияние природы мономера
на процессы электрополимеризации
и физико-химические свойства пленок
на основе гидрокси-замещенных тетрафенилпорфиринов


М. В. Тесакова, В. И. Парфенюк


Исследованы производные тетрафенилпорфирина: 5,10,15,20-тетракис(4-гидроксифенил)порфин, 5,10,15,20-тетракис(3-гидроксифенил)порфин, Zn-5,10,15,20-тетракис(4-гидрокси­фенил)порфин, Zn-5,10,15,20-тетракис(3-гидроксифенил)порфин — на способность к окислительной электрополимеризации из раствора в этаноле. Полимеризации 5,10,15,20-тетракис(3-гидроксифенил)порфина не происходит, три из четырех иссле­дованных порфиринов образуют тонкие прозрачные полипорфириновые пленки, плотно сцепленные с поверхностью электродов. Исследовано влияние природы мономера, режима осаждения и используемой фоновой соли на процесс электрополимеризации и свойства осажденных полипорфириновых пленок. Процесс электроосаждения полипорфиринов изучали с использованием метода электрохимического кварцевого микробаланса. Физико-химические свойства пленок определяли спектроскопическими методами, морфологию поверхности изучали с использованием сканирующей электронной микроскопии. Электронные спектры полглощения и ИК-спектры осажденных пленок свидетельствуют, что формирование полипорфириновой пленки происходит через образование C-O-C связей, и о сохранении порфиринового макрогетероцикла в полипорфирине.


Ключевые слова: полипорфириновые пленки, электрополимеризация, ИК-спектроскопия, электронные спектры поглощения, сканирующая электронная микроскопия.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-30-41

Тесакова Мария Васильевна — Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (153045, Иваново, ул. Академическая, 1), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области электрохимии и материаловедения. E-mail: mvt@isc-ras.ru.

Парфенюк Владимир Иванович — Институт химии растворов
им. Г.А. Крестова РАН (153045, Иваново, ул. Академическая, 1), доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области химии материалов. E-mail: vip@isc-ras.ru.

Ссылка на статью:

Тесакова М.В., Парфенюк В.И. Влияние природы мономера на процессы электрополимеризации и физико-химические свойства пленок на основе гидрокси-замещенных тетрафенилпорфиринов. Перспективные материалы, № 3, с. 30 – 41. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-30-41

 

Анализ влияния плазменной активации
на энергию поверхности волокон
сверхвысокомолекулярного полиэтилена,
на прочность волокон и армированных
волокнами композитов


В. И. Мамонов


Изучены свойства волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) (ровинги SK75 (Голландия) и D800 (Китай)) после обработки в неравновесной низкотемпературной плазме (НТП) аргона и смеси аргона с пропаном. Исследовано влияние активации на энергию поверхности волокон (ЭПВ), прочность, смачивание водой и эпоксидным связующим до и после старения волокон. Для оценки ЭПВ применяли капиллярное смачивание волокон дистиллированной водой. При анализе влияния ЭПВ и свойств эпоксидных матриц на прочность систем волокно/матрица использовали данные о структуре поверхности и изменения диаметра волокон (филаментов) в процессе их нагружения, полученные при исследовании на оптическом микроскопе. Установлена существенная разница свойств волокон SK75 и D800. Выявлено отрицательное влияние жёсткости волокон и матрицы, а также повышения ЭПВ жёстких волокон на прочность систем волокно/матрица.


Ключевые слова: сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ); неравновесная, низкотемпературная (НТП) плазма; энергия поверхности волокон (ЭПВ); смачивание; жёсткая и пластичная матрица; коэффициент использования прочности волокон; старение.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-42-54

Мамонов Владимир Иванович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект 49), старший научный сотрудник, специалист в области экспериментального исследования волоконных композиционных материалов. E-mail: Voletic@mail.ru.

Ссылка на статью:

Мамонов В.И. Анализ влияния плазменной активации на энергию поверхности волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена, на прочность волокон и армированных волокнами композитов. Перспективные материалы, № 3, с. 42 – 54. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-42-54

 

Влияние энергомеханической обработки
на структурно-механические свойства
 Co – Cr – Mo сплавов, полученных методом
искрового плазменного спекания


Нгуен Ван Минь, Нгуен Тиен Хиеп, Ю. В. Конюхов,
И. Р. Голов, Нгуен Тхай Ха


Исследовано влияние предварительной энергомеханической обработки (ЭМО) исходных порошков сплава на основе Co – Cr – Mo в вихревом слое ферромагнитных тел на структурно-механические свойства изделий, полученных методом искрового плазменного спекания (ИПС). Для изучения свойств порошковых и спеченных образцов были использованы методы сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), оптической микроскопии, определения величины прочности на изгиб и микротвердости по шкале Виккерса. Показано, что ЭМО порошков в течение малого времени (1 – 3 мин) в вихревом слое ферромагнитных тел приводит к интенсивной пластической деформации большой части округлых частиц исходного порошка, образуя частицы неправильной формы и в виде пластинок с повышенной шероховатостью поверхности. Это, в результате оказывает положительное влияние на процесс их искрового плазменного спекания, позволяет получить плотно компактный спеченный материал с низкопористой структурой. Установлено, что образец, предварительно прошедший ЭМО в течение 3 мин, уплотняется при спекании до высокого уровня (относительная плотность составляет 98,3 %) и обладает повышенными показателями механических свойств (величины микротвердости и прочности на изгиб на 16 % и 14 % соответственно выше, чем у образца без обработки). Повышение структурно-механических свойств спеченных образцов, прошедших ЭМО, является результатом интенсификации процессов диффузионного массопереноса при их спекании вследствие пластической деформации материала, модифицирования формы, состояния поверхности частиц порошка и увеличения суммарной площади контакта между ними. Повышенная шероховатость поверхности и отклонение формы частиц от правильной приводят к снижению радиусов кривизны их контактных поверхностей и, следовательно, к росту величины сил Лапласа, которые играют доминирующую роль в процессах диффузионного массопереноса при спекании.


Ключевые слова: кобальт, механические свойства, плотность, микротвердость, прочность на изгиб, энергомеханическая обработка, искровое плазменное спекание.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-55-64

Нгуен Ван Минь — Технологический институт (3, ул. Каувонг, Бак Ты Лием, 100000, г. Ханой, Вьетнам), кандидат технических наук, специалист в области нанотехнологий и наноматериалов (металлургия). E-mail: chinhnhan88@gmail.com.

Нгуен Тиен Хиеп — Государственный технический университет им. Ле Куй Дона (236, ул. Хоангкуоквьет, Бак Ты Лием, 100000, г. Ханой, Вьетнам), лектор, специализируется в области материаловедения (металлургия). E-mail:
htnru7@yandex.ru.

Конюхов Юрий Владимирович — Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС” (119049, г. Москва, Ленинский пр., 4), доктор технических наук, доцент, специалист в области материаловедения (металлургия). E-mail: martensit@mail.ru.

Голов Илья Романович — Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС” (119049, Москва, Ленинский пр., 4), магистр. E-mail: gorlym@live.ru.

Нгуен Тхай Ха — Технологический институт (3, ул. Каувонг, Бак Ты Лием, 100000, г. Ханой, Вьетнам), исследователь, специализируется в области машиностроения. E-mail: thaihabwde@gmail.com.

Ссылка на статью:

Нгуен Ван Минь, Нгуен Тиен Хиеп, Конюхов Ю.В., Голов И.Р., Нгуен Тхай Ха. Влияние энергомеханической обработки на структурно-механические свойства Co – Cr – Mo сплавов, полученных методом искрового плазменного спекания. Перспективные материалы, № 3, с. 55 – 64. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-55-64

 

Влияние ультразвуковой обработки
прекурсора на синтез, характеристики
текстуры и электропроводность NiCo2O4


Л. В. Морозова


Методом совместного осаждения гидроксидов никеля и кобальта с последующим высушиванием (150 °С) и ультразвуковой (УЗ) обработкой осадка синтезированы высокодисперсные порошки-прекурсоры никель-кобальтовой шпинели (NiCo2O4). Установлено влияние УЗ-обработки на характеристики текстуры прекурсоров и порошков NiCo2O4. Показана возможность получения нанодисперсных (размер кристаллитов < 20 нм), мезопористых порошков (размер пор 3 – 15 нм) никель – кобальтовой шпинели при температуре 700 °С. Исследовано изменение удельной электропроводности σ спеченных образцов NiCo2O4 в интервале температур 100 – 800 °С, величина σ может изменяться от 0,1 до 7,0 См/cм.


Ключевые слова: никель−кобальтовая шпинель, совместное осаждение, ультразвуковая обработка, нанокристаллиты, мезопоры, удельная электропроводность.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-65-75

Морозова Людмила Викторовна — Институт химии силикатов
им. И.В. Гребенщикова РАН (199155, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области физической химии и методов синтеза оксидных наноматериалов. E-mail: morozova_l_v@mail.ru.

Ссылка на статью:

Морозова Л.В. Влияние ультразвуковой обработки прекурсора на синтез, характеристики текстуры и электропроводность NiCo2O4. Перспективные материалы, № 3, с. 65 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-65-75

 

Применение широкополосной
лазерно-ультразвуковой спектроскопии
для неразрушающего контроля пористости
углепластиков с различным объемным
содержанием углеродного волокна


Ю. Г. Соколовская, Н. Б. Подымова, А. А. Карабутов


Методом широкополосной лазерно-ультразвуковой спектроскопии, основанным на лазерном термооптическом возбуждении широкополосных акустических импульсов, получены частотные зависимостей фазовой скорости продольных акустических волн в композиционных материалах. Исследованы частотные зависимости фазовой скорости в спектральном диапазоне 0,8 – 10 МГц для образцов однонаправленных углепластиков с различным объемным содержанием матрицы и волокна. Показано существование дисперсии фазовой скорости в данном диапазоне. Дисперсию скорости продольных акустических волн в образце рассчитывали с помощью фазовых спектров зондирующего ультразвукового импульса и импульса, прошедшего через исследуемый образец. Определено, что величина относительной дисперсии фазовой скорости характеризует пористость образца, и чем выше пористость, тем больше величина относительной дисперсии. Получены эмпирические соотношения для связи пористости и относительной дисперсии, которые могут быть использованы для оперативной неразрушающей оценки пористости композитов. Полученные результаты могут быть полезны как для контроля качества материалов с целью модернизации технологий изготовления, так и для предсказания поведения конструкций и деталей из данного материала под действием внешних нагрузок.


Ключевые слова: углепластики, полимерные композиционные материалы, ультразвуковые методы, лазерная ультразвуковая спектроскопия, пористость, продольные акустические волны, фазовая скорость.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-76-84

Соколовская Юлия Глебовна — МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет (119991, Москва, Ленинские Горы, д. 1, стр. 2), механик, специалист в области лазерных оптико-акустических методов исследования композиционных материалов и других конденсированных сред. E-mail: yu.sokolovskaya@mail.ru.

Подымова Наталья Борисовна — МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет (119991, Москва, Ленинские Горы, д.1, стр. 2), кандидат физико-математических наук, старший преподаватель, специалист в области лазерной оптоакустики, оптико-акустических методов исследования композиционных материалов и других конденсированных сред. E-mail: npodymova@mail.ru.

Карабутов Александр Алексеевич — Международный учебно-научный лазерный центр МГУ им. М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские Горы, д.1, стр. 62), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области акустики и лазерной оптоакустики. E-mail: aak@optoacoustic.ru.

Ссылка на статью:

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. Применение широкополосной лазерно-ультразвуковой спектроскопии для неразрушающего контроля пористости углепластиков с различным объемным содержанием углеродного волокна. Перспективные материалы, № 3, с. 76 – 84. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-3-76-84