Новый подход к созданию фотохромных композитов на основе частиц гидратированного оксида вольфрама (VI) и целлюлозного связующего
П. Ф. Прокопович, Е. С. Кириллова, В. А. Гуртов
Предложена методика синтеза фотохромного материала, состоящего из ультрадисперсии ортовольфрамовой кислоты, внедренной в гидратцеллюлозную матрицу. Получение подобного композита осуществляли из раствора целлюлозы в реактиве Швейцера с добавкой вольфрам-содержащего материала (дигидрата вольфрамата натрия) путем регенерации целлюлозы и гидратированного оксида вольфрама (VI) в кислой среде. Для веществ, получаемых в ходе синтеза, была определена структура и фазовый состав, кроме того, были исследованы фотохромные свойства нанесенных методом шелкографии покрытий: спектральные зависимости коэффициента отражения для окрашенного и обесцвеченного состояний, кинетики фотохромных превращений, а также зависимость эффективности окрашивания от длины волны излучения. Вместе с тем был предложен ряд путей интерпретации полученных результатов, исходя из возможных механизмов фотоокрашивания, отражающих специфические особенности композитного материала.
Ключеые слова: целлюлозная матрица, оксиды переходных металлов, вольфрамовые кислоты, вольфрамводородные бронзы, фотохромизм.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-5-18
Прокопович Павел Федорович — Институт геологии Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук” (г. Петрозаводск, 185910, ул. Пушкинская, д. 11), ведущий физик аналитического центра, специалист в области физики и химии полимеров, композитных и полимерных материалов. E-mail: proxy88@petrsu.ru.
Кириллова Екатерина Сергеевна — Кафедра физики твердого тела Петрозаводского государственного университета (г. Петрозаводск, 185014, ул. Университетская, д. 10), инженер, специалист в области физико-химических технологий. E-mail: little.lf.foot@gmail.com.
Гуртов Валерий Алексеевич — Кафедра физики твердого тела Петрозаводского государственного университета (г. Петрозаводск, 185014, ул. Университетская, д. 10), доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики твердого тела, специалист в области твердотельной электроники. E-mail: vgurt@petrsu.ru.
Ссылка на статью:
Прокопович П. Ф., Кириллова Е. С., Гуртов В. А. Новый подход к созданию фотохромных композитов на основе частиц гидратированного оксида вольфрама (VI) и целлюлозного связующего. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 5 – 18.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-5-18
Влияние микропримесей на электронную структуру и эмиссионные свойства материалов катодов
СВЧ приборов
В. И. Капустин, И. П. Ли, А. В. Шуманов,
С. О. Москаленко, В. И. Свитов
Исследовано влияние микропримесей на электронную структуру оксида бария методами оптической и электронной спектроскопии. Ранее было показано, что определяющую роль в формировании эмиссионных свойств кристаллитов оксида бария играют кислородные вакансии, при этом возможная роль микропримесей в кристаллитах оксида бария не рассматривалась. Установлено, что некоторые типы микропримесей, такие как никель, скандий, совместно кальций и стронций, упорядочивают кислородные вакансии в кристаллитах оксида бария, что непосредственно влияет на процессы диффузии кислорода в этих кристаллитах. При этом такие микропримесей как никель и скандий формируют дополнительные поверхностные состояния вблизи края валентной зоны, что сопровождается снижением работы выхода электрона с катодного материала.
Ключевые слова: катоды СВЧ приборов, материалы катодов, микропримеси в материалах, эмиссионные свойства
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-19-29
Капустин Владимир Иванович — Технический центр “Базовые технологии ЭВП” АО “Плутон” (105120, Москва, ул. Нижняя Сыромятническая, 11), доктор физико-математических наук, профессор, ведущий специалист; РТУ МИРЭА (119434, Москва, пр. Вернадского), профессор, специалист в области физической электроники, физики поверхности, материалов и технологии электронной техники. E-mail: kapustin@mirea.ru.
Ли Илларион Павлович — Технический центр “Базовые технологии ЭВП” АО “Плутон” (105120, Москва, ул. Нижняя Сыромятническая, 11), кандидат технических наук, директор, специалист в области электронных приборов, материалов и технологий электронной техники. E-mail: i.li@pluton.msk.ru.
Шуманов Алексей Владимирович — РТУ МИРЭА (119434, Москва, пр. Вернадского, 78), аспирант; Технический центр “Базовые технологии ЭВП” АО “Плутон” (105120, Москва, ул. Нижняя Сыромятническая, 11), заместитель директора, специалист в области нанотехнологии, материалов и технологии электронной техники. E-mail: alexeyshumanov@yandex.ru.
Москаленко Сергей Олегович — Технический центр “Базовые технологии ЭВП” АО “Плутон” (105120, Москва, ул. Нижняя Сыромятническая, 11), инженер-технолог 1 категории; РТУ МИРЭА (119434, Москва, пр. Вернадского), бакалавр, специализируется в области нанотехнологии, материалов и технологий электронной техники. E-mail: s.o.mockalenko@gmail.com.
Свитов Владислав Иванович — РТУ МИРЭА (119434, Москва, пр. Вернадского, 78), кандидат химических наук, профессор, специалист в области физической химии поверхности, спектроскопии, методов исследования наносистем, вакуумно-плазменных технологий. E-mail: svitov@mirea.ru.
Ссылка на статью
Капустин В. И., Ли И. П., Шуманов А. В., Москаленко С. О., Свитов В. И. Влияние микропримесей на электронную структуру и эмиссионные свойства материалов катодов СВЧ приборов. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 19 – 29.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-19-29
Термочувствительные гидрогели на основе привитых сополимеров крахмала и акриламида
С. З. Зейналова, Л. А. Смирнова, А. В. Митин
Методом привитой радикальной сополимеризации в растворе получен модифицированный водорастворимый крахмал и сополимеры трехмерной структуры на основе крахмала и акриламида с использованием сшивающего агента N’N-метилен-бис-акриламида. Оригинальность разработанного метода заключается в том, что, гидрогели с соотношением в составе по массе крахмал:акриламид — 1:0,5 – 1:3 были получены минуя стадию желатинизации крахмала. Продукт синтеза представлял собой гидрогель с высокой сорбционной способностью, максимальная степень набухания сухого продукта — 550 мл воды (55000 %) на 1 г сухого продукта при температуре 60 °С для состава 1:2 + 1 %. Гидрогели являются оптически прозрачными, термочувствительными, способными к шестикратному циклу сорбции и десорбции воды, уменьшая каждый раз степень набухания на 30 % от предыдущего значения. Процесс обезвоживания гидрогелей протекает постепенно, и они отдают всю впитанную воду в течение 6 – 7 суток. Гидрогели разлагаются под действием специфических для крахмала ферментов — альфа-амилазы и глюкоамилазы. Плотность гидрогеля состава крахмал + акриламид + N,N’–метиленбисакриламид 1:2+1% составила 0,8978 г/см3, а плотность сшивки ~ 1 сшивка на 160 звеньев сополимера. Полученные сшитые продукты синтеза акриламид + крахмал + N,N’–метиленбисакриламид с трехмерной структурой являются перспективными материалами для производства суперабсорбентов, гидрогрунта, впитывающих гигиенических средств.
Ключевые слова: крахмал, модификация, акриламид, гидрогель, термочувствительность.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-30-38
Зейналова Сакина Зульфуевна — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского” (ННГУ) (г. Нижний Новгород, 603950, пр.Гагарина, 23), студент 2-го курса магистратуры химического факультета, специализируется в области модификации крахмала. E-mail: sakina3@mail.ru.
Смирнова Лариса Александровна — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского” (ННГУ) (г. Нижний Новгород, 603950, пр.Гагарина, 23), доктор химических наук, профессор, специалист в области синтеза высокомолекулярных соединений и анализа их свойств. E-mail: smirnova_la@mail.ru.
Митин Александр Вячеславович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского” (НИИ химии Нижегородского университета), кандидат химических наук, заведующий лабораторией, специалист в области хроматографии, массспектрометрии и элементного анализа. E-mail: ckp@ichem.unn.ru.
Ссылка на статью:
Зейналова С. З., Смирнова Л. А., Митин А. В. Термочувствительные гидрогели на основе привитых сополимеров крахмала и акриламида. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 30 – 38. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-30-38
Корреляция высокодозового радиационного распухания стали класса 16 Cr – 15 Ni
с размером зерна
Е. А. Кинёв
Исследована корреляция радиационного распухания разных партий труб из стали класса 16 Cr – 15 Ni (ЧС-68) с размером зерна. Отработаны металлографические способы выявления аустенитного зерна в зависимости от состояния материала. В исходном состоянии, при повреждающих дозах менее 20 смещений на атом (далее сна) и температуре облучения ниже 450 °С оптимальным является электролитическое травление в азотной кислоте. При дозах более 40 сна и температурах облучения 500 – 650 °С электролитическое и химическое травление границ аустенита одинаково эффективны. В интервале повреждающих доз 1 – 85 сна и температурах облучения ниже 650 °С размер аустенитного зерна стали класса 16 Cr – 15 Ni при однотипной технологии трубного передела достаточно стабилен. Размер зерна можно использовать как монитор исходной термообработки облученной стали, прямо пропорционально связанный с температурой аустенизации. Использование такого подхода актуально для анализа разбросов и разного темпа распухания различных партий труб из стали ЧС‑68 при облучении. Построены дозовые зависимости распухания образцов стали с разным размером зерна. Статистический анализ зеренной структуры облученных образцов выявил обратную корреляцию распухания с размером зерна. Наиболее высокая радиационная стойкость к распуханию (инкубационный период начала распухания 41 сна и скорость стационарного распухания не более 0,2 %/сна) присущи образцам стали ЧС-68 с технологическим размером зерна в интервале 18 – 30 мкм. Образцы с размером зерна 6 – 11 мкм имеют среднюю скорость распухания 0,6 %/сна, инкубационный период — 57 сна.
Ключевые слова: хромоникелевая сталь класса 16Cr-15Ni, нейтронное облучение, радиационное распухание, размер зерна, микротвердость.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-39-46
Кинёв Евгений Александрович — Акционерное общество “Институт реакторных материалов” (а/я 29, г. Заречный Свердловской обл., 624250), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области материаловедения конструкционных материалов. E-mail: kinev007@yandex.ru; irm@irmatom.ru.
Ссылка на статью:
Кинёв Е. А. Корреляция высокодозового радиационного распухания стали класса 16 Cr – 15 Ni с размером зерна. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 39 – 46. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-39-46
Физико-механические свойства композитов
на основе везувиана и сополимера
этилена с бутиленом
Н. Т. Кахраманов, И. В. Байрамова, Н. С. Косева,
Р. Ш. Гаджиева
Исследовано влияние концентрации природного минерального наполнителя везувиана на основные физико-механические и технологические характеристики композитов на основе сополимера этилена с бутиленом. Изучены такие свойства композитов как разрушающее напряжение, модуль упругости на изгиб, относительное удлинение, теплостойкость, а также показатель текучести расплава. Исследовано влияние размера частиц везувиана на вышеуказанные свойства. Использованы наноразмерная (20 – 110 нм) и микроразмерные (350 – 840 нм, 1420 – 2000 нм, 2210 – 4430 нм) фракции везувиана. Установлено, что при одинаковой концентрации наполнителя с увеличением размера частиц происходит снижение разрушающего напряжения и относительного удлинения образцов, а также понижение теплостойкости композитных материалов. Приведено объяснение обнаруженных закономерностей в изменении структуры и свойств полученных композитных материалов. Показано, что введение в качестве наполнителя природного везувиана способствует повышению показателя текучести расплава полимерных композитов. По-видимому, такой результат связан с содержанием в составе везувиана наноглины, в слоистой структуре которой присутствуют глицерин и поверхностно-активные вещества. В процессе смешения на вальцах и термо-механического воздействия происходит интеркаляция макроцепей полимера в межслоевое пространство наноглины с последующим их разрушением и выделением полярных жидкостей в полимерную матрицу, что способствуют улучшению текучести расплава композитов.
Ключевые слова: композиты, сополимер этилена с бутиленом, везувиан, вязкость, текучесть расплава.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-47-53
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 высокомолекулярных соединений, химической, механо-химической модификации и переработки полимеров, исследованию нанокомпозитных материалов на основе смеси полимеров с минеральными наполнителями. E-mail: najaf1946@rambler.ru.
Байрамова Илаха Вилает гызы — Институт полимерных материалов национальной Академии наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт,
ул. С. Вургуна 124), научный сотрудник, диссертант лаборатории специалист в области химии и технологии композитных материалов. E-mail: ilahe.bayramova@sokar.az.
Косева Неля Стоянова — Институт полимеров Академии наук Болгарии
(BG-1113 Болгария, г. София, ул. ак. Г. Бончева, 103-A), доктор наук, директор, специалист в области синтеза и исследования полимерных материалов. E-mail: koseva@polymer.bas.bg.
Гаджиева Рейхан Шахмардан гызы — Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности (AZ1010, г. Баку, Азадлыг, 20), кандидат химических наук, ассистент кафедры, специалист в области химии и технологии композитных материалов. E-mail: reyhan.haciyeva@gmail.com.
Ссылка на статью:
Кахраманов Н. Т., Байрамова И. В., Косева Н. С., Гаджиева Р. Ш. Физико-механические свойства композитов на основе везувиана и сополимера этилена с бутиленом. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 47 – 53. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-47-53
Кинетика тепловыделения и особенности гидратации модифицированных полимерцементных смесей
для строительной 3D-печати
В. А. Полуэктова, Н. А. Шаповалов, Н. И. Новосадов
Исследован процесс тепловыделения при гидратации вяжущего в полимерцементных и модифицированных флороглюцинфурфурольным суперпластификатором полимерцементных смесях. Определена удельная энтальпия гидратации вяжущего в присутствии поливинилацетата в виде поливинилацетатной дисперсии и редиспергируемого полимерного порошка. Установлено, что удельная энтальпия поливинилацетатных полимерцементных систем положительна, что говорит об эндотермичности суммарного процесса. Изучена зависимость абсолютных значений тепловыделения в начальные сроки твердения материала от времени гидратации вяжущего в присутствии органических компонентов смеси (поливинилацетата и флороглюцинфур-фурольного модификатора). Доказано, что при модифицировании полимерцементных систем наблюдается снижение пика тепловыделения, сокращение сроков первого периода гидратации и увеличение продолжи-тельности второго (индукционного) периода. Представлены кинетические кривые тепловыделения модифицированных поливинилацетатцементных смесей и рассмотрены особенности гидратации изученных систем. Установлено, что в начальный период твердения поливинилацетат повышает, а флороглюцинфурфурольный суперпластификатор снижает скорость тепловыделения, а при модифицировании полимерцементной системы с использованием полимера в виде полимерной дисперсии наблюдается частичное нивелирование этого процесса.
Ключевые слова: полимерцементные материалы, кинетика тепловыделения, энтальпия гидратация, поливинилацетат, флороглюцинфурфурольный модификатор, строительная 3D-печать.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-54-61
Полуэктова Валентина Анатольевна — Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород,
ул. Костюкова, 46), кандидат технических наук, доцент, специалист в области химического модифицирования высококонцентрированным минеральных и полимерминеральных дисперсий. E-mail: val.po@bk.ru.
Шаповалов Николай Афанасьевич — Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46), доктор технических наук, профессор, специалист в области химического модифицирования минеральных строительных композиций. E-mail: rector@intbel.ru.
Новосадов Николай Иванович — Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, улица Костюкова, дом 46), студент направления подготовки “Технология и переработка полимеров”. E-mail: mcrunnerofficialmail@gmail.com.
Ссылка на статью:
Полуэктова В. А., Шаповалов Н. А., Новосадов Н. И. Кинетика тепловыделения и особенности гидратации модифицированных полимерцементных смесей для строительной 3D-печати. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 54 – 61.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-54-61
Синтез композиционного материала
в системе Al – Ti – B при горении порошков титана, бора и плакированных алюминием гранул сплава ВТ6
М. А. Пономарев, В. Э. Лорян
Проведён самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) в режиме горения в смесях, состоящих из мелкодисперсных порошков титана с частицами дендритной формы и аморфного бора Ti + 2B с добавками из плакированных алюминием крупных гранул титанового сплава ВТ6 сферической формы. Была поставлена задача получения композиционного материала в одну технологическую стадию методом СВС в системе Al – Ti – B. Синтез в волне горения происходил стадийно. Вначале протекала химическая реакция между бором и мелкодисперсным титаном с образованием боридного каркаса вокруг крупнодисперсных частиц. Одновременно, эта реакция выступала в роли “химической печки”, вызывая разогрев и плавление плакирующего слоя, и последующее вступление алюминия в реакцию с гранулами из титанового сплава. Расплав, возникающий в процессе реакции в плакированных гранулах, растекался по порам и капиллярам в боридную матрицу. Немонотонный вид регистрируемых термограмм, отражает стадийность процесса синтеза и гетерогенность реагирующих смесей. Синтезированный материал имеет развитую пористую структуру и композиционное строение, что видно из элементного и микроструктурного анализа и фазового состава. Наблюдается четыре диапазона размеров пор в продукте горения. На месте гранул возникают крупные поры сферической формы. Упорядоченное расположение крупнодисперсных частиц в исходных прессовках достигаемое за счёт послойного уплотнения смеси обуславливает упорядоченное расположение макропор в продукте синтеза.
Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), композиционные материалы, диборид титана, интерметаллиды, фазообразование.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-62-73
Пономарёв Михаил Анатольевич — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской Академии Наук (142432, г. Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и выращивания тугоплавких монокристаллов. E-mail: map@ism.ac.ru.
Лорян Вазген Эдвардович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской Академии Наук (142432, г. Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 8), доктор технических наук, заведующий лабораторией, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и материаловедения. E-mail: loryan@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Пономарев М. А., Лорян В. Э. Синтез композиционного материала в системе Al – Ti – B при горении порошков титана, бора и плакированных алюминием гранул сплава ВТ6. Перспективные материалы, 2019, № 3, с. 62 – 73.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-62-73
Использование экспериментально
определенных параметров когезионной зоны
при численной оценке устойчивости
к расслоению полимерных композитов
П. Г. Бабаевский, Н. В. Салиенко, Г. В. Новиков
Методика когезионных зон позволяет оценивать устойчивость материала, как к началу роста существующей трещины, так и к возникновению и развитию дефектов в местах концентрации напряжений. Возможность достоверно определять параметры разрушения полимерных композиционных материалов и предсказывать поведение элементов конструкций из них при нагружении является актуальной задачей для авиастроения. Предложено использовать в конечно-элементной 3D модели расслоения по моде I образца углепластика в виде двухконсольной балки длину когезионной зоны, рассчитанную по экспериментально определенным параметрам — локальной межслоевой когезионной прочности материала и интенсивности высвобождения упругой энергии. Рассчитанная длина когезионной зоны применена в модели для подбора минимального числа конечных элементов при оптимальном их размере, что обеспечивает более высокую точность вычислений основных параметров трещиностойкости образцов слоистого углепластика при минимизации объема вычислений. В результате проведенных исследований определены основные параметры трещиностойкости и выбрана оптимальная длина конечного когезионного элемента. Полученная модель точно описывает процесс роста трещины по всей длине когезионной зоны. Полученные результаты хорошо коррелируют с результатами экспериментов.
Ключевые слова: слоистый углепластик, двухконсольная балка (ДКБ), параметры когезионной зоны, экспериментальные методики, конечно-элементная 3D модель расслоения ДКБ.
DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-74-81
Бабаевский Петр Гордеевич — Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет) (МАИ) (121552, г. Москва, ул. Оршанская д. 3), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области материаловедения и технологий полимерных композиционных материалов. E-mail: gena@mati.ru.
Салиенко Николай Викторович — Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет) (МАИ) (121552, г. Москва,
ул. Оршанская д. 3), кандидат технических наук, доцент, специалист в области материаловедения и технологий полимерных композиционных материалов. E-mail: intdep@mati.ru.
Новиков Геннадий Витальевич — Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет) (МАИ) (121552, г. Москва,
ул. Оршанская д. 3), аспирант, специализируется в области материаловедения и технологий полимерных композиционных материалов. E-mail: ngv92@mail.ru.
Ссылка на статью:
Бабаевский П. Г., Салиенко Н. В., Новиков Г. В. Использование экспериментально определенных параметров когезионной зоны при численной оценке устойчивости к расслоению полимерных композитов. Перспективные материалы, 2019, № 3,
с. 74 – 81. DOI: 10.30791/1028-978X-2019-3-74-81
