В настоящей работе представлен обзор использования коллоидных растворов при получении неорганических композитов и керамики. Золь-гель направление в технологии керамики и неорганических композитов, представляющее собой формование материалов из растворов с использованием золь-гель процессов получило интенсивное развитие в последние годы. Одним из основных видов сырья в этих процессах являются коллоидные растворы - золи оксидов различных металлов. Наиболее важными факторами, характеризующими совершенство процесса синтеза золей, служат: агрегативная устойчивость, максимально достигаемая концентрация, монодисперсность золя. В представленном обзоре рассмотрены методы получения золей оксидов металлов. Наиболее распространенными способами получения золей являются: диализ и электроанализ, ионный обмен, пептизация гелей, гидролиз, электролиз соединений металлов. Рассмотрено влияние различных факторов на устойчивость золей. Наиболее важными характеристиками золей, определяющими их поведение, являются: химический состав, размер частиц, их распределение по размерам, концентрация, значение pH, вязкость. На основе анализа различных литературных данных показаны возможности применения золей для получения неорганических композитов и керамики.

Ключевые слова: коллоидные растворы, золи оксидов металлов, устойчивость золей, неорганические композиты, керамика

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассмотрены примеры получения кремнезолей ионообменным способом. Проанализированы факторы данного способа, влияющие на свойства получаемых золей. Рассмотрена принципиальная технологическая схема промышленной установки по получению кремнезолей ионообменным способом. Приведены результаты исследований золь-гель перехода в кремнезолях, полученных ионообменным способом. Исследована кинетика роста коллоидных частиц кремнезолей, полученных из растворов поликремневой кислоты. Показана зависимость кинетики роста коллоидных частиц из растворов поликремневой кислоты от температуры и от начального значения pH золя. Показана зависимость времени гелеобразования от размеров коллоидных частиц в золе, от температуры, концентрации и pH. Установлено влияние состава жидкой фазы на устойчивость кремнезолей. Проанализировано влияние характеристик кремнезоля на свойства получаемых ксерогелей. Проведен анализ возможностей практического применение кремнезоля в качестве связующего при получении термостойких теплозащитных композиционных материалов.

Ключевые слова: кремнезоль, ионный обмен, золь-гель технология, устойчивость золей, ксерогели, композиционные материалы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассмотрены примеры получения кремнезолей ионообменным способом. Проанализированы факторы данного способа, влияющие на свойства получаемых золей. Рассмотрена принципиальная технологическая схема промышленной установки по получению кремнезолей ионообменным способом. Приведены результаты исследований золь-гель перехода в кремнезолях, полученных ионообменным способом. Исследована кинетика роста коллоидных частиц кремнезолей, полученных из растворов поликремневой кислоты. Показана зависимость кинетики роста коллоидных частиц из растворов поликремневой кислоты от температуры и от начального значения pH золя. Показана зависимость времени гелеобразования от размеров коллоидных частиц в золе, от температуры, концентрации и pH. Установлено влияние состава жидкой фазы на устойчивость кремнезолей. Проанализировано влияние характеристик кремнезоля на свойства получаемых ксерогелей. Проведен анализ возможностей практического применение кремнезоля в качестве связующего при получении термостойких теплозащитных композиционных материалов.

Ключевые слова: кремнезоль, ионный обмен, золь-гель технология, устойчивость золей, ксерогели, композиционные материалы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В настоявшей статье проведен анализа закономерностей осаждения твердых коллоидных частиц гидратированных оксидов металлов на поверхности различных подложек. Предложены две модели протекания этого процесса. Предложенная α-модель представляет собой процесс непрерывного зарождения центров взаимодействия, в случайных точках свободной поверхности в течение всего процесса. Предложенная β-модель представляет предусматривает мгновенное зарождение этих центров, когда они хаотически распределены по всей поверхности подложки. На основе предложенных моделей рассчитаны средние значения следующих величин: толщины пленки геля; ее шероховатость и удельной площадь поверхности. Проведенные в статье расчеты показали, что эти параметры являются универсальными функциями от степени заполнения поверхности и не зависят от конкретной модели механизма процесса.

Ключевые слова: моделирование, гомогенное осаждение, получение тонких пленок, сорбенты, катализаторы, термостойкие композиты

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведен анализ влияния нагревания на глубину полимеризации композитных материалов светового отверждения. Для измерения глубины полимеризации использовали электронный микрометр. Наибольшая разница глубине полимеризации до и после нагревания получена у композитного материала Filtek ULTIMATE «3M ESPE». Наименьшая разница в глубине полимеризации до нагревания и после у Nexcomp «MetabioMEDCo». После нагревания отмечено улучшение пластичных и текучих свойств материалов, что улучшает адаптацию к стенкам полости во время проведения реставрации.

Ключевые слова: Композиционный материал светового отверждения, полимеризация, нагревание композитов, микрометр

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Данная работа относится к технологии неорганических веществ. Она может быть использована при получении алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов. С их помощью предложены методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. В данной работе представлены конкретные примеры результаты исследований по очистке природных, производственных и нефтесодержащих сточных вод с использованием новых нанокомпозиционных алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов АКФК и ЖКФК, полученных по новой технологии. Авторами разработана и запатентована технология получения флокулянтов-коагулянтов данного типа в твердом виде. Для получения таких композиционных материалов использован методов матричной изоляции действующих активных компонентов. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на модельных и реальных природных и промышленных сточных водах. Произведено сравнение новых композиционных материалов с широко применяемыми для этих целей известными аналогами, коагулянтами - сульфатом алюминия и железным купоросом. С их помощью испытаны методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на реальных промышленных сточных водах.

Ключевые слова: композиционные флокулянты-коагулянты, реагентная очистка воды, матричная изоляция, сточные воды, АКФК, ЖКФК

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье представлены результаты исследований процесса гомогенного осаждения гидратированного оксида алюминия. Рассмотрены варианты осуществления этого процесса. В качестве наиболее удобного варианта реализации этого процесса предложено осаждение гидратированного оксида алюминия из его солей с использованием вспомогательных вещества. В качестве таких вспомогательных веществ предложено использовать мочевину - карбамид. Гидролиз карбамида протекает медленно даже при нагревании, что позволяет проводить процесс гомогенного осаждения в наиболее мягких условиях. Показано, что процесс гидролитического осаждения в системе соль алюминия - карбамид протекает по диссоциативному механизму SN1. Для SN1 характерен двухступенчатый механизм, в котором первой ступенью является медленная мономолекулярная гидролитическая диссоциация, а за ней следует быстрая реакция координации со вторым реагентом. Для определения характера взаимодействия соли алюминия со щелочными агентами были проведены эксперименты по потенциометрическому титрованию соли алюминия растворами аммиака и едкого натра в присутствии различного количества хлорида аммония и мочевины. При титровании раствором едкого натра процесс идет до образования алюмината натрия, при титровании раствором аммиака образуется осадок гидратированного оксида алюминия. Добавление солей аммония смещает равновесие реакции гидролиза в сторону образования гидроксида алюминия. Наличие мочевины практически не влияет на протекание процесса осаждения. Для определения однородности сформировавшегося осадка применяли метод рассеяния лазерного излучения. Для этих целей была создана специальная установка, позволяющая просканировать капилляр через сфокусированный лазерный луч. Показана однородность формирующегося осадка гидратированного оксида алюминия. Были проведены исследования по применению гомогенно осажденного гидроксида алюминия в качестве связующего в легковесных волокнистых огнеупорных материалах. Процесс осаждения частиц гидроксида алюминия протекает, прежде всего, на волокнах наполнителя, покрывая их тонкой пленкой. Получающаяся пленка выступает в роли склеивающего агента. После сушки и прокалки осажденный тонкой пленкой гель становится твердым веществом, связывающим волокна в единый монолит. Получаемые материалы имеют развитую удельную поверхность и пористость.

Ключевые слова: гомогенное осаждение, гидратированный оксид алюминия, композиционные материалы, карбамид

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В данной статье представлены результаты исследований по влиянию хелатного комплекса эрбия на процесс переработки вторичного сырья из полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

Ключевые слова: полиэтилентерефталат, рециклинг, экструзия, полиизобутилен

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с молекулярными системами дает большую часть информации об их структуре и свойствах. Интерпретация экспериментальных данных напрямую определяется знанием структуры энергетических уровней и ее изменением при переходе данных систем в возбужденное состояние. Ключевой задачей методов расчета молекулярных орбиталей возбужденных состояний является точное описание возникающих вакансий молекулярного остова, приводящих к радиальной релаксации электронной плотности. В работе предложен метод точного описания электронной плотности молекулярной системы вблизи ее ядер, обеспечивающий решения задачи медленной сходимости молекулярных орбиталей в одноцентровом представлении. Реализация вычислительной процедуры рассмотрена на примере двухатомной молекулы фтороводорода. Проведена оценка энергетических характеристик основного и ионизированных состояний молекулы.

Ключевые слова: одноцентровый метод, молекулярная орбиталь, возбужденное состояние, ионизированное состояние, глубокая оболочка

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Данная статья посвящена вопросу ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с помощью природных сорбентов. В результате анализа было выявлено целесообразность применения того или иного материала. На основании данных построены зависимости.

Ключевые слова: нефть, нефтепродукты, добыча, нефтеемкость, материал, сорбент, абсорбция, адсорбция, авария, ликвидация

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.17.01 - Технология неорганических веществ

Целью данной работы является исследование взаимодействия двух предельно коротких импульсов при их распространении по образцу топологического изолятора. Моделирование эволюции электромагнитного поля проводилось на основании уравнений Максвелла, дополненных уравнением, определяющим поведение электрического тока в системе. Электроны описывались на основании длинноволнового эффективного гамильтониана в случае низких температур. В результате проведенного исследования была выявлена зависимость формы предельно короткого оптического импульса от его начальной скорости и начальной амплитуды. Показано устойчивое распространение импульса (типа солитона) как до, так и после столкновения.

Ключевые слова: предельно короткие импульсы, топологический изолятор, столкновение

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Охарактеризованы технологии получения низкозастывающих, зимних и арктических дизельных топлив из нефтяного сырья и способы их реализации в Российской Федерации. Показано, что перспективной альтернативой нефтяным топливам является получение синтетических и смесевых композиций моторных топлив на основе Gtl технологии из природных газов. Рассмотрены технологии переработки продуктов синтеза углеводородов по методу Фишера-Тропша в дизельные низкозастывающие синтетические и смесевые топлива и возможности для получения топлив при интегрировании синтеза и облагораживания углеводородов в однореакторном варианте процесса.

Ключевые слова: дизельное топливо, низкозастывающее, зимнее и арктическое, получение, нефть, природные газы, технология GtL, синтез Фишера-Тропша, продукты, переработка

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В работе методом электрохимического окисления/ диспергирования цинка под действием переменного импульсного тока был получен продукт, представляющий собой смесь оксида цинка ZnO и гидрокcохлорида цинка Zn5(OH)8Cl2·H2O (симонколеита). Применение этого продукта в качестве фотокатализатора позволило добиться практически полного разложения МС под действием УФ света. При прокаливании образца при температуре 400 °С происходит разложение гидроксохлорида цинка с образованием оксида цинка, а также уменьшение удельной площади поверхности и ухудшение фотокаталитической активности материала.

Ключевые слова: оксид цинка, наночастица, гидроксохлорид цинка, переменный импульсный ток, морфология, фотокатализ, метиленовый синий

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Разработаны новые высокопористые пленочные материалы на основе полимера Na-КМЦ, модифицированного частицами AlOOH. Формирование покрытий происходит при относительно невысоких температурах: 55°С. Предложена регрессионная модель, описывающая взаимосвязь размеров формируемых пор в пленочном покрытии с его составом. Выявлено, что по мере увеличения содержания бемита в композиции, в пленках формируются поры в диапазоне размеров от 300 - 2500 мкм. Установлено, что общая поверхностная пористость покрытия составляет 65%. Показана возможность создания покрытий с антифрикционными свойствами путем наполнения пор покрытия твердой смазкой MoS2 Установлено, что при нанесении покрытий на стальные поверхности, наряду со снижением силы трения, наблюдается снижение коэффициента трения на 30-50%.

Ключевые слова: Пористость, Na-КМЦ, AlOOH, антифрикционный материал, MoS2, трение

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Обсуждаются условия, которым должны удовлетворять модифицирующие добавки для получения эффективных композиционных Ni-P покрытий с антифрикционными свойствами, и возможности для поиска эффективных модификаторов. Проанализирована эффективность ультрадисперсных порошков оксидов со структурами корунда и рутила, углерода и нитрида бора с алмазоподобными структурами, ультрадисперсных порошков металлов со структурами типа W и Mg.

Ключевые слова: структурно-фазовая разупорядоченность, наноструктуры, композиционные покрытия, наноалмаз, антифрикционные свойства, модификаторы

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В работе рассмотрены технологические возможности применения вибрационных механохимических твердосмазочных покрытий на основе дисульфида молибдена для повышения качества поверхности и эксплуатационных свойств деталей из алюминия с оксидным покрытием.

Ключевые слова: вибрационная обработка, вибрационные механохимические покрытия, твердые смазки, комбинированные методы обработки

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

: Тематика данной статьи связана с зеленой химией и технологией неорганических веществ. В частности, статья посвящена проблеме разработки новых материалов для очищения природных и сточных вод реагентами. Авторы выработали технологию изготовления композитных материалов - флокулянтов-коагулянтов на основе алюминиево-кремниевого сплава, а также сплава кремния с железом. На базе этих реагентов были предложены методы очистки природных вод, промышленных сточных вод и ливневых сточных вод. Авторы разработали и запатентовали технологию получения флокулянтов-коагулянтов этого типа в твердой форме. При создании данных композитов были задействованы методы изоляции матриц существующих активных компонентов, и была проведена экспериментальная оценка эффективности разработанных флокулянтов-коагулянтов ASFC и IFSC для настоящих природных вод и промышленных сточных вод. Также авторы сравнили их с известными аналогами, производимыми промышленностью.

Ключевые слова: композитные флокулянты-коагулянты; средства для очистки воды; алюминиево-кремниевые флокулянты-коагулянты; железокремниевые флокулянты-коагулянты; матричная изоляция

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Повышение работоспособности инструментов за счет совершенствования их структурного состояния методом борирования и термической обработкой позволит обеспечить рациональное применение дорогостоящих высоколегированных материалов для изготовления режущего инструмента с рабочей частью, обладающей высокими механическими и эксплуатационными свойствами, что, безусловно, является актуальной задачей для современного машиностроительного производства.

Ключевые слова: режущий инструмент, химико-термическая обработка, борирование

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье приведен краткий обзор основных разработок, сделанных лично и под непосредственным руководством профессора, академика РАЕН и МАНЭБ П. Кудрявцева.Эти разработки посвящены использованию золь-гель-процессов в различных областях науки и техники.Используя этот процесс, были созданы новые композитные жаропрочные материалы, высокодисперсные материалы и тонкие пленки.Эти разработки позволили создать новые эффективные катализаторы и высокоселективные неорганические ионообменные материалы.На основе неорганических ионообменных материалов была разработана технология извлечения лития из бедных по содержанию лития природных рассолов.На основе золь-гель-технологии были созданы новые матрично-изолированные композиционные флокулянты-коагулянты.Эти реагенты предназначены для очистки природных и сточных вод с целью удаления примесей нефтепродуктов и тяжелых металлов.

Ключевые слова: наноматериалы, золь-гель технология, наноструктурированные материалы, композитные материалы, высокодисперсные материалы, тонкие пленки, катализаторы, высокоселективные неорганические ионообменные материалы, извлечение лития, композиционные флокулянты-коаг

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Исследован процесс окисления 5-гидроксиметилфурфурола двухмедиаторной каталитической системой нитроксильный радикал (4-ацетиламино-2,2,6,6-тетраметилпипиридин-1-оксил (I)) – йод в двухфазной системе хлористый метилен – водный раствор NaHCO3. Показано, что введение коллидина в реакционную систему обеспечивает селективное окисление 5-гидроксиметилфурфурола до 2,5-диформилфурана (выход 99 % при селективности 100 %). Установлены оптимальный состав системы и условия синтеза. Предложен механизм промотирующего окисление ОН-группы 5-гидроксиметилфурфурола и протекторного, в отношении дальнейшего окисления 2,5-диформилфурана, действия коллидина.

Ключевые слова: 5-гидроксиметилфурфурол, 2,5-диформилфуран, нитроксильный радикал, коллидин

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Условия экстракции существенно влияют на результаты определений содержания подвижный форм тяжелых металлов в черноземной почве. Вытяжка, используемая в практике агрохимических служб не извлекает весь запас подвижных элементов в почве

Ключевые слова: почва, вытяжка, буфер, переосаждение, тяжелые металлы, цинк, медь, свинец, экстракция

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Исследовано поглощение меди, цинка и свинца черноземом обыкновенным тяжелосуглинистым при меняющемся соотношении твердой и жидкой фаз почвы. Показано, что при увеличении в 2 раза соотношения твердой и жидкой фаз способность к адсорбции и прочность закрепления меди, цинка и свинца на поверхности почвенных частиц возрастает за счет электроселективности.

Ключевые слова: почва, адсорбция, медь, цинк, свинец, соотношение, твердая и жидкая фазы

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье приводится обзор работ в области получения и исследования характеристик наноструктурированных экологически безопасных полимерных композитов. Описана технология получения и приведены основные области применения наноцеллюлозы (NanoCell) .Разработаны новые экологичные гидрофобные полимерные композиты, состоящие из толстого слоя целлюлозного субстрата и тонкого слоя биоразлагаемого полимера.Описаны различные виды таких слоистых композитов и их применение в качестве упаковочных материалов. Разработанные биоразлагаемые нанокомпозитные покрытия способствуют увеличению прочности природных упаковочных материалов и служат эффективной защитой от влияния воды и жира. Утилизация новых полимерных материалов может быть двоякой: репульпацией и биоразложением. Широкое применение разработанных полимерных композитов будет способствовать охране окружающей среды. В статье также рассмотрен метод получения наноцеллюлозного защитного покрытия для применения в биомедицине и косметики.

Ключевые слова: наноцеллюлоза, биоразлагаемые материалы, нанокомпозитные полимерные покрытия, упаковочные материалы, охрана окружающей среды

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье приводится обзор работ в области получения и исследования характеристик наноструктурированных экологически безопасных полимерных композитов. Описана технология получения и приведены основные области применения наноцеллюлозы (NanoCell) .Разработаны новые экологичные гидрофобные полимерные композиты, состоящие из толстого слоя целлюлозного субстрата и тонкого слоя биоразлагаемого полимера.Описаны различные виды таких слоистых композитов и их применение в качестве упаковочных материалов. Разработанные биоразлагаемые нанокомпозитные покрытия способствуют увеличению прочности природных упаковочных материалов и служат эффективной защитой от влияния воды и жира. Утилизация новых полимерных материалов может быть двоякой: репульпацией и биоразложением. Широкое применение разработанных полимерных композитов будет способствовать охране окружающей среды. В статье также рассмотрен метод получения наноцеллюлозного защитного покрытия для применения в биомедицине и косметики.

Ключевые слова: наноцеллюлоза, биоразлагаемые материалы, нанокомпозитные полимерные покрытия, упаковочные материалы, охрана окружающей среды

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Взаимопроникающие полимерные сетки (ВПС) создают уникальную возможность регулирования микро-и нано-структуру и свойства композиционных материалов. Путем изменения условий формирования ВПС (в результате полимеризации и соотношения компонентов, температуры, давления, содержания катализатора, внесения наполнителя и (или) ионной группы) можно получить материал с заданными свойствами. Различные виды ВПС образуются на основе традиционных полимеров: полиуретанов, в том числе неизоционатных полиуретанов, эпоксидных смол и акрилатов; неорганические наполнители могут быть использованы в качестве кластер-систем. В статье обсуждаются основные методы синтеза ВПС, их основные особенности и свойства.

Ключевые слова: взаимопроникающие полимерные сетки (ВПС), сетчатые полимеры , классификация ВПС, свойства ВПС

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика