ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2022, №5

Химические свойства и электронная
структура пленок оксисульфидов
молибдена для перспективных фотоэлектрокатализаторов получения водорода


В. Н. Неволин, Р. И. Романов, Д. В. Фоминский,
О. В. Рубинковская, В. Ю. Фоминский


Изучено влияние концентрации серы и кислорода на формирование химических связей в пленках на основе тройного соединения Mo – S – O, представляющего интерес для решения проблемы получения эффективных тонкопленочных катализаторов электрохимической, в особенности фото-активированной реакции расщепления воды. Пленки создавали методом импульсного лазерного осаждения в смеси газов (аргона и кислорода) при комнатной температуре подложки. Определены факторы, оказывающие важное влияние на положение уровня Ферми в запрещенной зоне тройного соединения, что во многом определяет выбор компонентов в гибридных и гетероструктурах для фотоэлектродов. Исследовано изменение химического состояния пленок Mo – S – O в электрохимическом процессе получения водорода в кислотном растворе. Выявлены признаки изменения локальной упаковки атомов (самоорганизации), проявляющиеся в уменьшении концентрации металлооксидных кластеров и увеличении концентрации кластеров Mo – S на поверхности таких пленок. Термодинамический анализ, проведенный с использованием теории функционала плотности, показал, что при удалении кислорода с поверхности пленок Mo – S – O и, как следствие, формировании гибридной структуры MoSx/(Mo – S – O) эффективность образования водорода может контролироваться квантово-химическим взаимодействием различных кластеров. При этом только определенные комбинации кластеров могут обеспечить достаточно высокую каталитическую активность.


Ключевые слова: импульсное лазерное осаждение, оксисульфиды молибдена, получение водорода, химическое состояние, зонная структура, химическая стойкость, моделирование.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-5-16


Неволин Владимир Николаевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики тонких пленок и наносистем. E-mail: nevolin@sci.lebedev.ru.

Романов Роман Иванович — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области физико-химических методов получения и исследования тонкопленочных структур различного функционального назначения. E-mail: limpo2003@mail.ru.

Фоминский Дмитрий Вячеславович — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), инженер, специалист в области импульсного лазерного осаждения тонких пленок и наноструктур. E-mail: dmitryfominski@gmail.com.

Рубинковская Оксана Владимировна — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), аспирант, специалист в области получения и исследования полупроводниковых катализаторов на основе халькогенидов переходных металлов. E-mail: oxygenofunt@gmail.com.

Фоминский Вячеслав Юрьевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физики тонких пленок, наноструктур и пучковых технологий модифицирования поверхности. E-mail: vyfominskij@mephi.ru.

Неволин В.Н., Романов Р.И., Фоминский Д.В., Рубинковская О.В., Фоминский В.Ю. Химические свойства и электронная структура пленок оксисульфидов молибдена для перспективных фотоэлектрокатализаторов получения водорода. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-5-16

 

Особенности повреждаемости ниобия
импульсным лазерным излучением
в сравнении с пучково-плазменным
воздействием


В. Н. Пименов, И. В. Боровицкая, А. С. Д¸мин,
Н. А. Епифанов, Е. Е. Казилин, С. В. Латышев,
С. А. Масляев, Е. В. Морозов, И. П. Сасиновская,
 Г. Г. Бондаренко, А. И. Гайдар


Исследованы особенности повреждаемости ниобия импульсными потоками лазерного излучения в режимах свободной генерации (плотность мощности qСГ = 105– 106 Вт/см2 с длительностью импульсов tСГ= 700 мкс) и модулированной добротности (qМД = 108 – 109 Вт/см2, tМД = 80 нс) в сравнении с импульсными воздействиями потоков ионов гелия (i) и гелиевой плазмы (p) в установке Плазменный фокус (ПФ) при плотности мощности потоков соответственно qi~ 108 Вт/см2 и qp ~ 107Вт/см2 и длительности импульсов ti ≈ 30 – 50 нс и tp≈ 100 нс. Воздействие на Nb потоков лазерного излучения осуществлялось на воздухе; рабочим газом в камере ПФ был гелий. Показано, что в отличие от воздействия на ниобий потоков ионов гелия и гелиевой плазмы в установке ПФ, способствующих эрозии материала, его облучение на воздухе импульсными потоками лазерного излучения в реализованных условиях облучения не вызывает заметной эрозии поверхности. При воздействии на Nb импульсным лазерным излучением в режиме свободной генерации наблюдается взаимодействие расплава с воздушной средой и образование на облучаемой поверхности участков тонкой пленки из элементов жидкой и газовой фаз. Обнаружен близкий характер повреждаемости Nb в условиях лазерной и пучково-плазменной обработки: волнообразный рельеф облученной поверхности с наличием на ней каплеобразных фрагментов, протяженных гребней волн и микротрещин. Облучение Nb импульсными потоками лазерного излучения в режиме свободной генерации приводит к образованию в поверхностном слое участков с блочной и ячеистой структурами, которые также образуются после экспериментов в камере ПФ. Установлено, что в поверхностном слое ниобия после лазерной обработки в режимах свободной генерации и модулированной добротности не образуются пузыри (блистеры), которые всегда присутствуют на облученной поверхности при воздействии импульсных потоков ионов гелия и гелиевой плазмы в камере ПФ за счет имплантации в Nb ионов гелия. Отмечено, что в лазерных экспериментах отсутствует возможность имплантации ионов рабочего газа в материал, характерная для пучково-плазменных воздействий в установках ПФ, которая влияет на параметры повреждаемости и модифицирования структуры облученного поверхностного слоя.


Ключевые слова: импульсные потоки, лазерное излучение, гелиевая плазма, ионы гелия, плазменный фокус, плавление, кристаллизация, микроструктура.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-17-30

Пименов Валерий Николаевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), заведующий лабораторией, доктор физико-математических наук, специалист в области радиационного и космического материаловедения. E-mail: pimval@mail.ru.

Боровицкая Ирина Валерьевна —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области радиационного материаловедения, E-mail: symp@imet.ac.ru.

Дёмин Александр Сергеевич —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail:casha@bk.ru.

Епифанов Никита Андреевич —Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000 Москва, Россия, ул. Мясницкая, 20), аспирант, специализируется в области космического и радиационного материаловедения. E-mail: mophix94@gmail.com.

Казилин Евгений Евгеньевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области лазерной обработки материалов. E-mail: symp@imet.ac.ru.

Латышев Сергей Владимирович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук; Московский технический университет связи и информатики (111024, Москва,
ул. Авиамоторная, 8а), доцент, специалист в области физики плазмы и численного моделирования. E-mail: latyshevsv@rambler.ru.

Масляев Сергей Алексеевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, д. 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области радиационного и космического материаловедения. E-mail: maslyaev@mail.ru.

Морозов Евгений Вадимович —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области наноматериалов. E-mail: lieutenant@list.ru.

Сасиновская Ирина Порфирьевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области металлографии. E-mail: porfirievna@mail.ru.

Бондаренко Геннадий Германович —Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (НИУ ВШЭ, 101000 Москва, ул. Мясницкая, д. 20), профессор, заведующий лабораторией, доктор физико-математических наук, специалист в области физики конденсированного состояния, радиационной физики твердого тела. Е-mail: gbondarenko@hse.ru.

Гайдар Анна Ивановна — Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий (НИИ ПМТ, 115054 Москва, ул. Малая Пионерская, 12), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области структурного анализа материалов. Е-mail: niipmt@mail.ru.

Пименов В.Н., Боровицкая И.В., Демин А.С., Епифанов Н.А., Казилин Е.Е., Латышев С.В., Масляев С.А., Морозов Е.В., Сасиновская И.П., Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И. Особенности повреждаемости ниобия импульсным лазерным излучением в сравнении с пучково-плазменным воздействием. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 17 – 30. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-17-30

 

Реологические свойства металлонаполненных систем на основе полиэтилена
низкой плотности и алюминия


Х. В. Аллахвердиева, Н. Т. Кахраманов, М. И. Абдуллин


Исследованы реологические особенности течения расплава исходного полиэтилена низкой плотности и его наполненных композиций с алюминиевой пудрой. Изучено влияние концентрации наполнителя, температуры и скорости сдвига на реологию композитных материалов. Для улучшения совместимости металлополимерных систем использовали компатибилизатор, представляющий собой графтсополимер полиэтилена низкой плотности с содержанием 5,8 масс. % малеинового ангидрида. Определены значения показателя текучести расплава (ПТР) полиэтилена низкой плотности в зависимости от концентрации алюминиевой пудры. Концентрацию наполнителя варьировали в пределах 0,5 – 30 масс. %. Показано, что при введении 0,5 масс. % алюминиевой пудры достигается максимальный ПТР композитов. Определены кривые течения, зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига исходного полиэтилена низкой плотности и композитов с содержанием 0,5 и 5,0 масс. % алюминиевой пудры. Предложено теоретическое обоснование закономерностям изменения реологических свойств. Установлена зависимости эффективной вязкости расплава от температуры в аррениусовских координатах. На основании полученных кривых определены значения кажущейся энергии активации вязкого течения. Установлено, что с введением наполнителя наблюдается возрастание энергии активации вязкого течения. Построена температурно-инвариантная характеристика вязкостных свойств композитов, позволяющая прогнозировать изменение величины этого показателя при высоких скоростях сдвига, близких к их переработке методами экструзии и литья под давлением.


Ключевые слова: вязкость, скорость сдвига, напряжение сдвига, композиты, расплав полимера.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-31-39

Аллахвердиева Хаяла Вагиф гызы —Институт Полимерных Материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт,
ул. С. Вургуна, 124), кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области механо-химической модификации полимеров, исследованию структуры и свойств полимерных композитов. E-mail: xayalaka4@gmail.com.

Кахраманов Наджаф Тофик оглы — Институт Полимерных Материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт,
ул. С. Вургуна, 124), доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области химической и механо-химической модификации полимеров, переработки, получения и исследования комплекса свойств нанокомпозитов на основе минералов, металлов и полиолефинов. E-mail: najaf1946@rambler.ru.

Абдуллин Марат Ибрагимович — Башкирский Государственный Университет (450076, Республика Башкортостан, Уфа, ул. Заки Валиди, д. 32), доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, специалист в области химической и механо-химической модификации полимеров, переработки, исследования структуры и свойств наполненных полимерных композитов. E-mail: profAMI@yandex.ru.

Аллахвердиева Х.В., Кахраманов Н.Т., Абдуллин М.И. Реологические свойства металлонаполненных систем на основе полиэтилена низкой плотности и алюминия. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 31 – 39. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-31-39

 

Оценка равномерности распределения
частиц Ti2NbAl в алюмоматричном композиционном материале


И. Е. Калашников, Л. И. Кобелева, П. А. Быков,
А. Г. Колмаков, И. В. Катин, Р. С. Михеев


Проанализирована равномерность распределения армирующих частиц Ti2NbAl в композиционных материалах (КМ) на основе алюминиевого сплава АО20-1, изготовленных методом механического замешивания. Образцы с различной дисперсностью структуры получены при кристаллизации композиционного расплава в формах, изготовленных из материалов с различной теплопроводностью. Для оценки структурной неоднородности применяли методы оцифровывания фотоизображений структуры и математической статистики, построены гистограммы распределения частиц интерметаллида в матрице. Выявлено положительное влияние измельчения структуры матрицы на равномерность распределения частиц интерметаллида. Значительное снижение коэффициента вариации для образцов с более мелкой структурой матрицы также свидетельствует о более равномерном распределении в них армирующей фазы. Сопоставлены износостойкость материала и равномерность распределения порошка Ti2NbAl в матрице. Определение интенсивности изнашивания композиционных материалов проводили при испытании в условиях сухого трения скольжения при последовательном ступенчатом осевом нагружении до значений 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 МПа, при постоянной скорости скольжения 0,5 м/с. Время испытаний при каждой осевой нагрузке составляло 2000 с, путь трения — 6000 м. По сравнению с матричным сплавом для всех образцов КМ наблюдали значительное снижение потери массы в процессе трения. Интенсивность изнашивания образцов КМ с лучшим распределением армирующего компонента, по сравнению с образцами из сплава АО20-1,
снижена более чем в 2,7 раза, а при менее равномерном распределении — в 2,2 раза.

Ключевые слова: алюмоматричный композиционный материал, дисперсность структуры, равномерность распределении, интенсивность изнашивания.

DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-40-48

Калашников Игорь Евгеньевич —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области материаловедения композиционных материалов. E-mail: kalash2605@mail.ru.

Кобелева Любовь Ивановна —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области материаловедения композиционных материалов. E-mail: likob@mail.ru.

Быков Павел Андреевич — Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области трибологии. E-mail: pbykov@imet.ac.ru.

Колмаков Алексей Георгиевич —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), главный научный сотрудник, член-корр. РАН, специалист в области материаловедения композиционных материалов. E-mail: akolmakov@imet.ac.ru.

Катин Игорь Валентинович —Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области получения композиционных материалов. E-mail: i.katin@mail.ru.

Михеев Роман Сергеевич — Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1), доктор технических наук, профессор, специалист в области получения соединений из новых материалов. E-mail: mikheev.roman@mail.ru.

Калашников И.Е., Кобелева Л.И., Быков П.А., Колмаков А.Г., Катин И.В., Михеев Р.С. Оценка равномерности распределения частиц Ti2NbAl в алюмоматричном композиционном материале. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 40 – 48. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-40-48

 

Синтез и исследование нанопорошков
и керамики системы
La2O3 – SrO – Ni(Co,Fe)2O3


М. В. Калинина, Д. А. Дюскина, Т. В. Хамова,
Л. Н. Ефимова, О. А. Шилова


Методом совместной кристаллизации азотнокислых солей с ультразвуковой обработкой синтезированы высокодисперсные мезопористые порошки состава: La1–xSrxNiO3, La1–xSrxCoO3 и La1–xSrxFe0,7Ni0,3O3 (x = 0,30; 0,40), обладающие удельным объемом пор 0,018 – 0,035 см3/г и площадью удельной поверхности 15 – 31 м2/г. На их основе получены керамические наноматериалы заданного состава с размером области когерентного рассеяния (ОКР) ~ 64 – 70 нм (1300 °С). Изучены физико-химические свойства полученной керамики; выявлено, что она представляет собой твердые растворы с открытой пористостью в интервале 17 – 30 %, высокими значениями относительной плотности 94 %. По своим физико-химическим свойствам (открытая пористость, плотность, коэффициент термического расширения) полученные керамические материалы перспективны в качестве твердооксидных катодов среднетемпературных топливных элементов.


Ключевые слова: совместная кристаллизация солей, оксиды, высокодисперсные порошки, нанокерамика, пористость, топливные элементы, катодные материалы.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-49-57

Калинина Марина Владимировна —Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), кандидат химических наук, старший научный сотрудник. Специалист в области химии твердого тела, синтеза и физико-химических свойств функциональных керамических наноматериалов. E-mail: tikhonov_p-a@mail.ru.

Дюскина Дарья Андреевна — Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), инженер-исследователь, осуществляет синтез материалов. E-mail: randkald@mail.ru.

Хамова Тамара Владимировна —Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), кандидат химических наук, ученый секретарь, специалист в области исследования дисперсности и текстурных свойств нанопорошков. E-mail: tamarakhamova@gmail.com.

Ефимова Лариса Николаевна — Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), научный сотрудник, специалист в области исследования термолиза нанопорошков.

Шилова Ольга Алексеевна — Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физической химии и технологии нанокомпозиционных стеклокерамических материалов. E-mail: olgashilova@bk.ru.

Калинина М.В., Дюскина Д.А., Хамова Т.В., Ефимова Л.Н., Шилова О.А. Синтез и исследование нанопорошков и керамики системы La2O3 – SrO – Ni(Co,Fe)2O3. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 49 – 57. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-49-57

 

Исследование защитных свойств
покрытий, полученных методом
микродугового оксидирования в щелочных растворах электролитов


Ж. М. Рамазанова, М. Г. Замалитдинова, К. Ж. Киргизбаева,
А. У. Ахмедьянов, А. Е. Жакупова


Исследованы коррозионные свойства оксидных покрытий, полученных на сплавах титана ВТ1-0 и ВТ5 под влиянием быстротекущих импульсных воздействий процесса микродугового оксидирования (МДО), в исходном состоянии и уплотненных полимерами. Для формирования МДО-покрытий был использован импульсный режим: длительность анодного импульса тока — 250 ± 25 мкс; длительность импульса катодного тока — 5 ± 0,5 мс; пауза между анодным и катодным импульсами тока — 250 ± 25 мкс; частота следования анодных и катодных импульсов — 50 ± 0,5 Гц. В качестве электролитов использовали щелочные растворы. Для уплотнения оксидных покрытий применяли растворы фторопласта и эпоксидной смолы. Пористость полученных МДО-покрытий на сплаве ВТ1-0 составляла 4,4 – 7,5 %, на сплаве ВТ5 — 5,4 – 12,1 %. Средний диаметр пор оксидных покрытий — 0,1 – 0,5 мкм. Рентгенофазовый анализ показал присутствие в составе оксидных покрытий диоксида титана в модификации анатаза и рутила. В результате коррозионных испытаний, проведенных в 24 %-м растворе серной кислоты при температурах 40 и 75 °С показано, что покрытия на сплаве ВТ1-0, как оксидные, так и оксидно-полимерные, более коррозионностокие, по сравнению с аналогичными покрытиями на сплаве ВТ5. Все полученные виды покрытий на сплаве ВТ1-0 являются коррозионностойкими при температуре испытания 40 °С. Уплотнение МДО-покрытий полимерными материалами улучшают коррозионные свойства.


Ключевые слова: оксидное покрытие, плотность тока, напряжение, раствор электролита, плазменное электролитическое оксидирование, коррозия, показатели коррозии.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-58-68

Рамазанова Жанат Мусановна — Акционерное общество “Национальный центр космических исследований и технологий” (Республика Казахстан, Алматы, ул. Шевченко, 15), кандидат химических наук, доцент; начальник Центра космического мониторинга Нур-Султан АО “НЦКИТ”; доцент Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина; специалист в области физико-химических закономерностей образования оксидных слоев на материалах методом микродугового оксидирования, технология электрохимических производств, материаловедение. E-mail: zh_ram@mail.ru.

Замалитдинова Марина Григорьевна —Акционерное общество “Национальный центр космических исследований и технологий” (Республика Казахстан, Алматы, ул. Шевченко, 15), магистр информационных систем, научный сотрудник Центра космического мониторинга Нур-Султан АО “НЦКИТ“, специалист в области информационных технологий, статистической обработки. E-mail: kazncsm@yandex.ru.

Киргизбаева Камиля Жузбаевна —Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева (Республика Казахстан, Нур-Султан, ул. Кажимукана, 13), кандидат технических наук, доцент, специалист в области технологии полимерных материалов, стандартизация. E-mail: kirg_kam@mail.ru.

Ахмедьянов Абдулла Угубаевич — Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева (Республика Казахстан, Нур-Султан, ул. Кажимукана, 13), кандидат технических наук, доцент, специалист в области материаловедения и новых материалов, стандартизация. E-mail: abdulla261@yandex.ru.

Жакупова Альмира Ерсаиновна — Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева (Республика Казахстан, Нур-Султан, ул. Кажимукана, 13), кандидат технических наук, доцент, специалист в области физики твердого тела, материаловедения. E-mail: mira7906@mail.ru.

Рамазанова Ж.М., Замалитдинова М.Г., Киргизбаева К.Ж., Ахмедьянов А.У., Жакупова А.Е. Исследование защитных свойств покрытий, полученных методом микродугового оксидирования в щелочных растворах электролитов. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 58 – 68. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-58-68

 

Поглотители электромагнитного
излучения СВЧ-диапазона на основе
частиц Fe и Fe – Al, полученные в поле
вращающихся магнитных диполей


М. Д. Соснин, И. А. Шорсткий, Е. Г. Соколов,
Д. И. Вольхин, А. Г. Вострецов


Получен материал-абсорбер электромагнитного излучения на основе частиц Fe – Al, изучены его основные характеристики. Композиционные материалы, состоящие из частиц Fe и Fe – Al и парафиновой матрицы, были получены формованием в поле вращающихся магнитных диполей. Описан механизм использования магнитных диполей для покрытия частиц Fe оболочкой из наночастиц Al с последующим формированием плотного массива частиц композиционного материала. Исследованы микроструктура композитов, их механические, магнитные и диэлектрические свойства и параметры СВЧ-поглощения. Приведены зависимости магнитной и диэлектрической проницаемости полученного материала в диапазоне частот от 8 до 12 ГГц. Установлено, что воздействие поля вращающихся магнитных диполей на массив частиц композиционного материала в сочетании с наночастицами Al позволяют получать наиболее прочную структуру в сравнении с материалом без частиц Al. На основе спектра коэффициента передачи электромагнитного излучения установлено, что формируемые композиционные материалы обладают радиопоглощающими свойствами в исследуемом частотном диапазоне. Наилучшее значение коэффициента S21 = –27,9 дБ было получено на частоте 12 ГГц для образца композиционного материала Fe – Al полученного с применением метода вращающихся магнитных диполей.


Ключевые слова: вращающееся магнитное поле, электромагнитное поглощение, магнитная проницаемость, диэлектрическая проницаемость, композиционный материал, порошковое железо.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-69-77

Соснин Максим Дмитриевич —Кубанский государственный технологический университет (350004, Краснодар, ул. Московская, 2), аспирант, специалист в области получения композиционных материалов для электромагнитного поглощения. E-mail: maksim-sosnin7@mail.ru.

Шорсткий Иван Александрович — Кубанский государственный технологический университет (350004, Краснодар, ул. Московская, 2), кандидат технических наук, доцент, специалист в области разработки и синтеза композиционных материалов методами электрофизических технологий. E-mail: i-shorstky@mail.ru.

Соколов Евгений Георгиевич — Кубанский государственный технологический университет (350004, Краснодар, ул. Московская, 2), кандидат технических наук, доцент, специалист в области материаловедения и порошковых материалов. E-mail: e_sokolov.07@mail.ru.

Вольхин Дмитрий Игоревич — Новосибирский государственный технический университет (630073, Новосибирск, проспект Карла Маркса, 20), кандидат технических наук, доцент, специалист в области проектирования радиоэлектронных устройств. E-mail: volxin@corp.nstu.ru.

Вострецов Алексей Геннадьевич — Новосибирский государственный технический университет (630073, Новосибирск, проспект Карла Маркса, 20), доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области квантовой криогенной электроники. E-mail: vostreczov@corp.nstu.ru.

Соснин М.Д., Шорсткий И.А., Соколов Е.Г., Вольхин Д.И., Вострецов А.Г. Поглотители электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на основе частиц Fe и Fe – Al, полученные в поле вращающихся магнитных диполей. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 69 – 77. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-69-77

 

Энергоэффективный одностадийный
синтез керамического каталитического
конвертера состава [Re,W]/
a-Al2O3 для дегидрирования этилбензола в стирол


В. И. Уваров, Р. Д. Капустин, А. О. Кириллов,
А. С. Федотов, М. В. Цодиков


Синтезирован пористый керамический каталитический конвертер на основе крупнодисперсного порошкового заполнителя α-Al2O3 с ультрадисперсными упрочняющими связками состава MgO + SiC + SiO2 и каталитически-активными компонентами Re2O7 и WО3до 4 масс. %. Применяли двустороннее прессование исходной смеси при давлении от 70 до 90 МПа с последующим спеканием образцов при температурах от 1200 до 1400 °C. Синтезированы керамические каталитические конвертеры с открытой пористостью около 40 %, и размером пор от 0,5 до 1 мкм. Экспериментально достигнута селективность по стиролу порядка 30 % при производительности до 30 г/(ч×дм3) в диапазоне температур от 600 – 700 °C. Степень зауглероженности катализатора за время эксперимента (6 ч) не превышала 0,31 масс. %. Разработаны научные основы создания эффективной одностадийной технологии синтеза пористого керамического материала с одновременным приданием ему каталитических свойств. Полученные керамические каталитические конвертеры состава [Re,W]/α-Al2O3способны производить стирол с высокой эффективностью в широком диапазоне температур.


Ключевые слова: пористый керамический каталитический конвертер; рений-вольфрамовые катализаторы; дегидрирование этилбензола; получение стирола; керамика; технологическое горение.


DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-78-86

Уваров Валерий Иванович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и материаловедения. E-mail: uvar@ism.ac.ru.

Капустин Роман Дмитриевич —Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области функциональных керамических материалов и наноматериалов. E-mail: kapustin-roman@mail.ru.

Кириллов Андрей Олегович —Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), аспирант, младший научный сотрудник. E-mail: avanfer@yandex.ru.

Федотов Алексей Станиславович — Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (119991 Москва, Ленинский просп., 29), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области нефтехимии, гетерогенного катализа и мембранных технологий. E-mail: alexey.fedotov@ips.ac.ru.

Цодиков Марк Вениаминович — Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (119991 Москва, Ленинский просп., 29), доктор технических наук, заведующий лабораторией, cпециалист в области нефтехимии, гетерогенного катализа и материаловедения. E-mail: tsodikov@ips.ac.ru.

Уваров В.И., Капустин Р.Д., Кириллов А.О., Федотов А.С., Цодиков М.В. Энергоэффективный одностадийный синтез керамического каталитического конвертера состава [Re,W]/a-Al2O3 для дегидрирования этилбензола в стирол. Перспективные материалы, 2022, № 5, с. 78 – 86. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-5-78-86