Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения»
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100010 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» / Т.М. Лабур // Автоматическая сварка. — 2008. — № 9 (665). — С. 54-60. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859482507755388928 |
|---|---|
| author | Лабур, Т.М. |
| author_facet | Лабур, Т.М. |
| citation_txt | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» / Т.М. Лабур // Автоматическая сварка. — 2008. — № 9 (665). — С. 54-60. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| first_indexed | 2025-11-24T14:28:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791.009(100)
СЕМИНАР МААН СТРАН СНГ
«НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ»
В Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН
Украины 15 мая 2008 г. проходил семинар «Нано-
материалы и нанотехнологии их получения» Меж-
дународной ассоциации академий наук (МААН)
стран СНГ, одной из общественных организаций,
координирующей усилия различных научных цен-
тров. В ходе его работы были заслушаны 12 научных
докладов, которые показали текущее состояние на-
нотехнологии, обеспечивающей прогресс во многих
областях деятельности человека.
Основная цель семинара — ознакомить научную
общественность с новыми результатами исследова-
ний структуры и свойств наноматериалов, процес-
сов их изготовления.
Под термином «нанотехнология» понимают соз-
дание и использование материалов, устройств и сис-
тем, структура которых регулируется в нанометро-
вом масштабе и которые могут быть созданы ис-
кусственным путем. Они характеризуются новыми
физическими, химическими и биологическими
свойствами и связанными с ними явлениями. Спе-
цифичность нанообъектов обусловлена размерами
элементов их структуры, соответствующими сред-
ним размерам атомов и молекул обычных матери-
алов. Изменения характеристик связаны также с
проявлением квантово-механических эффектов,
волновой природой процессов переноса и домини-
рующей ролью поверхности раздела. К нанообъек-
там в настоящее время относят как индивидуальные
частицы, пленки, стержни, трубки, так и консоли-
дированные наноструктурные и нанопористые ма-
териалы вместе с нанокомпонентами и наноустройс-
твами.
Редакция журнала, учитывая актуальность темы
семинара, сочла полезным кратно осветить матери-
алы докладов, посвященные результатам анализа
наномасштабных явлений и процессов, создания на-
учных основ получения наноматериалов, включая
процессы самосборки и самоорганизации, прогно-
зам материаловедов на текущее десятилетие о тен-
денциях развития фундаментальных и прикладных
работ в области нанотехнологии. Можно с уверен-
ностью констатировать, что пристальное внимание
ученых к нанообъектам отражает важность и акту-
альность данного направления науки и техники, ре-
зультаты которого станут основой для разработки
новых технологий в области физики и химии кон-
денсированных сред, материаловедения, биологии,
медицины, экологии, электроники, энергетики.
Доклад «Конструкционные наноматериалы и
наноматериалы со специальными свойствами»
был представлен генеральным директором ФГУП
«ВИАМ» академиком РАН Е. Н. Кабловым. В нем
приведена развернутая классификация наноматери-
алов, получивших в настоящее время признание, и
предполагаемые области их применения. Основой
классификации является размерный параметр струк-
турных составляющих.
В докладе отмечалось, что исследование струк-
туры, свойств и технологий получения наномате-
риалов в Российской Федерации идет по несколь-
ким направлениям. Они посвящены фундаменталь-
ным особенностям наносостояния, включая влияние
размерного фактора, анизотропии и размерности,
морфологические и структурные особенности на-
ноструктур; новым подходам к созданию нанома-
териалов, включая процессы самосборки и самоор-
ганизации; исследованию взаимодействий в ансам-
блях наночастиц; моделированию наноматериалов и
процессов их формирования. Полученные резуль-
таты стали базой для многочисленных разработок
наноструктурных наполнителей, упрочнителей и во-
локон для наноматериалов и композитов конструк-
ционного назначения (фуллерены, нанотрубки, ас-
тралены), а также технологии их получения, очис-
тки, модифицирования, диспергации и т. п. Разра-
ботаны полимерные конструкционные нанокомпо-
зиты, организация наноструктурной матрицы кото-
рых осуществляется путем введения наночастиц с
привитыми к ней функциональными группами, нап-
ример, дендримера или гептиламина. Они способ-
ствуют равномерному распределению наночастиц в
объеме связующего вещества и фиксации их в сос-
таве матрицы, что обеспечивает благоприятное из-
менение структуры матрицы, приводящее к качес-
твенному улучшению конструкционных и эксплуа-
тационных свойств. Проиллюстрированы некоторые
новые подходы, которые позволили разработать
технологию изготовления конструкционных молни-
езащитных покрытий, содержащих углеродные на-
ночастицы (астралены, фуллерены), для конструк-
ций планера летательных аппаратов из углепласти-
ка. Представлены данные о возможности выполне-
ния «наносборки» высокотемпературных керами-
ческих композиционных материалов и покрытий с
применением золь-гель технологии. Показано, что
образование на границе раздела наноразмерных
(50...100 нм) барьерных слоев на основе сформи-
рованных фаз обеспечивает эффективность защит-
ного действия покрытия (вплоть до 2000 °С). Тех-
нология создана на принципе химического захвата
кислорода воздуха активными компонентами и сни-
54 9/2008
жения скорости его диффузии через образующиеся
сложные тугоплавкие фазы. Результатом изучения
влияния мисфита (размерного несоответствия пери-
одов решеток фаз) на длительную прочность спла-
вов на основе алюминида никеля стало появление
новых жаропрочных монокристаллических сплавов,
упрочненных наноструктурированными фазами.
Приведены научные основы создания наноструктур-
ных ионно-плазменных защитных и упрочняющих
покрытий с чередующимися слоями (от 20 до 500
нанослоев) общей толщиной 5…150 мкм. Показаны
области их применения.
В докладе И. В. Горынина, С. С. Ушкова, П. А.
Кузнецова «Создание новых конструкционных и
функциональных наноматериалов» (ФГУП
ЦНИИ КМ «Прометей») проанализировано влияние
состояния и размеров структурных составляющих
на магнитную проницаемость, коэффициент диф-
фузии, предел растворимости при 293 К, модуль
Юнга, твердость новых наноструктурных материа-
лов. Представлены основные подходы к получению
конструкционных наноматериалов. Перечислены
основные технологии их изготовления: управляемое
создание наноструктуры в объеме материала путем
использования прецизионной термической обработ-
ки, интенсивной пластической деформации, введе-
ния наночастиц; получение исходных материалов
путем дезинтеграторно-активаторной технологии
измельчения, высокоскоростной закалки из распла-
ва, получения нанопорошков химическим, плазмо-
химическим, электроискровым и другими метода-
ми; направленное создание материала путем лазер-
ного послойного получения материала заданного
состава, структуры и формы, а также спекания ма-
териала в присутствии электрического поля; инжи-
ниринг поверхности материала по технологиям на-
несения функционально-градиентных покрытий, по-
верхностной обработки и упрочнения; соединение
материалов с использованием лазерных и гибрид-
ных способов сварки, а также сварки трением. При-
ведена схема управления процессов формирования
наноструктуры в объеме материала при термичес-
ком воздействии (специальной термомеханической
обработки, прецизионной термической обработки)
или интенсивной пластической деформации в ус-
ловиях сдвига под высоким давлением, равнока-
нального прессования прутков, накопительной про-
катки листов, равноканальной угловой прокатки
листов. Подчеркнуто, что исходные материалы мо-
гут быть изготовлены с помощью уникального обо-
рудования для получения нанокристаллических и
наноразмерных порошков универсальным дезинтег-
раторно-активаторным (УДА) методом. Исходные
материалы изготавливаются также по технологии
плазмохимического синтеза нанопорошков, которые
выполняются путем объемного модифицирования
расплавов металлов и сплавов, получения функци-
онально-градиентных наноструктурных покрытий,
компактирования нанопорошков. Приведена схема
химических технологий получения нанопорошков:
оксидных, гидроксидных, металлических, нитрид-
ных, солей металлов. Рассмотрена последователь-
ность лазерного синтеза, с помощью которого мож-
но формировать объемное изделие по заданной
трехмерной модели (3D). Рассмотрены особенности
инжиниринга поверхности различными методами
напыления: микроплазменным, детонационным,
ионно-плазменным, магнитронным распылением,
электродуговым легированием поверхности, сверх-
звуковым холодным газодинамическим напылением.
Приведены некоторые изделия, полученные указан-
ными методами напыления, а также области их при-
менения. Отмечены преимущества таких покрытий:
износо-, коррозионностойкость, снижение коэффици-
ента трения, хорошая воспроизводимость, исключе-
ние самосваривания. Представлены технологические
схемы соединения наноматериалов в твердой фазе и
в условиях лазерной и гибридной сварки. Показаны
некоторые установки, позволяющие выполнять диаг-
ностику наноструктурированных материалов и их со-
единений.
Академик НАН Украины Б. А. Мовчан (Ин-т
электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
представил доклад на тему «Электронно-лучевая
гибридная нанотехнология осаждения неоргани-
ческих материалов в вакууме». В нем сформули-
ровано феминологическое определение понятия
«нанотехнология» и приведена краткая историчес-
кая справка развития электронно-лучевой гибрид-
ной нанотехнологии получения материалов, покры-
тий и изделий. Представлены схема и некоторые
параметры электронно-лучевого испарения неорга-
нических веществ (железа, сплавов никеля, графита,
оксида циркония). Показаны технологические вари-
анты его выполнения из медных водоохлаждаемых
тиглей простой и комбинированной конструкции.
Приведена схема продольного сечения получаемого
композитного слитка. Проанализированы техноло-
гические возможности процессов испарения и кон-
денсации из одного, двух и более источников с реф-
лекторами и смещением паровых потоков для кон-
денсации в объеме. Представлены образцы элект-
ронно-лучевых установок, разработанные и изготов-
ленные в Международном центре электронно-луче-
вой технологии, которые успешно эксплуатируются
в США, Канаде, Китае и Индии. Рассмотрены тем-
пературные аспекты формирования структуры кон-
денсатов. Показаны температурные интервалы, в
которых структура конденсатов может быть амор-
фной или нанокристаллической, неравновесной
столбчатой, равноосной зеренной, а также условия,
при которых происходит полное реиспарение ис-
ходного материала. Представлены зависимости кри-
тической температуры подложки от скорости кон-
денсации различных металлов (титана, железа, ни-
келя, меди). Отмечено, что технология осаждения
9/2008 55
паровой фазы позволяет получить разнообразную
структуру материалов и покрытий: одно- и много-
фазную, многослойную, пористую, градиентную, а
также особые структуры — нанотрубки, наностер-
жни, наночастицы и др. При этом подчеркивается,
что толстые конденсаты можно получить как в виде
покрытий, так и фольги, листа, пластин для после-
дующей обработки. Имеется возможность также по-
лучить толстые конденсаты и в виде дискретных
структур (нанопорошков и наножидкостей). Разме-
ры зерен, частиц, фаз, пор, толщин микрослоев
можно варьировать в широких пределах: от нес-
кольких нанометров до 5…10 мкм. Показаны струк-
турные особенности наночастицы Fe3O4 в магнит-
ных жидкостях, слойных структур TiAl/Ti, порис-
того титана, пористого TiC, пропитанного медью,
наноструктуры TiC(Sn), оксида ZrO2, кермета
ZrO2(7Y2O3) + 10 мас. % Ni. Рассмотрены примеры
градиентного термобарьерного покрытия, которые
характеризуются высокой надежностью и долговеч-
ностью при существенном снижении стоимости из-
готовления по электронно-лучевой технологии по
сравнению с существующими многостадийными
технологиями получения термобарьерных покры-
тий, структурный элемент твердооксидной топлив-
ной ячейки, а также структура оксида Al2O3 и кон-
денсатов углерода. Представлена классификация
функциональных покрытий, конструкционных пок-
рытий и изделий, материалов и полуфабрикатов, ко-
торые можно получить, использовав электронно-лу-
чевую гибридную нанотехнологию и соответству-
ющее оборудование. Подчеркнута главная особен-
ность новой технологии — возможность осущест-
вления твердотельного синтеза материала по за-
ранее заданной последовательности структур.
В докладе М. И. Алымова (ИМЕТ им. А. А. Бай-
кова РАН) «Консолидированные объемные ме-
таллические наноматериалы» рассмотрены меха-
низмы консолидации нанопорошков и условия по-
лучения объемных материалов в зависимости от
давления, температуры и времени. Приведена мо-
дель начальной стадии спекания металлических на-
нопорошков по механизму коагуляции, обусловлен-
ной термофлуктуационным плавлением отдельных
частиц и разработанная методика оценки вкладов
механизмов спекания.
Представлена конструкция реторты для печи
ИМЕТРОН, в которой происходит формирование
объемного материала. Развит химико-металлурги-
ческий метод получения нанопорошков узкого
фракционного состава с малым содержанием при-
месей, заключающийся в механической активации
прекурсоров и их последующей обработке в водо-
роде (в случае получения металлических и метал-
локерамических порошков) или на воздухе (в случае
получения оксидных порошков). Показаны зависи-
мости среднего размера частиц порошка от продол-
жительности прекурсора, а также влияние темпера-
туры синтеза и свойств материала на минимальный
размер восстановленных частиц. Отмечено, что к
методам консолидации нанопорошков следует от-
нести: прессование с последующим спеканием, спе-
кание под давлением, экструзию, горячее изостати-
ческое прессование.
Приведены примеры технологии получения
объемных наноматериалов методами спекания на-
нопорошков под давлением в результате объемной
диффузии от поверхности; зернограничной диф-
фузии от границы раздела; объемной диффузии от
границы раздела; переноса вещества через газовую
фазу; поверхностной диффузии от поверхности.
Рассмотрены кинетика и механизмы спекания на-
нопорошков (меди, железа, никеля) в водороде.
Подчеркнуто, что энергия активации спекания мо-
жет быть повышена в результате вязкого течения,
поверхностной и зернограничной самодиффузии.
Рассмотрены методы спекания нанопорошков под
давлением путем осадки, газовой экструзии, горя-
чего изостатического прессования. Приведены схе-
мы установок для их реализации. Представлены
микроструктура и механические свойства некото-
рых объемных наноматериалов. Показаны образцы
объемных изделий в виде пластин, стержней и дис-
ков. Рассмотрены области применения твердых
сплавов для инструментов, тяжелых вольфрамовых
сплавов для сердечников бронебойных снарядов,
оптически прозрачных лазерных керамик на основе
оксида иттрия и литийфтористых керамик, магнит-
ных материалов, композиционных материалов со
специальными свойствами.
Доклад К. В. Григоровича (ИМЕТ им. А. А. Бай-
кова РАН) «Физико-химические основы разра-
ботки и оптимизации технологий получения спе-
циальных сталей» был посвящен анализу возмож-
ности и преимуществ нового метода фракционного
газового анализа, который является модификацией
метода высокотемпературной экстракции кислорода
и азота из образца в несущем газе при заданном
режиме нагрева. Приведены физико-химические мо-
дели, алгоритмы и программное обеспечение, сос-
тавляющие операционную основу метода. На основе
сравнительных исследований содержания примес-
ных элементов, микро-, макроструктуры и загряз-
ненности неметаллическими включениями различ-
ных марок рельсовой стали, изготовленные различ-
ными производителями, были отработаны более со-
вершенные требования к выпускаемым маркам. По-
лученные результаты позволили установить значе-
ния критических параметров металлургической чис-
тоты рельсовой стали по оксидным включениям, по-
вышенное содержание которых является причиной
преждевременной повреждаемости стали в процессе
эксплуатации; выработать современные требования
к чистым сталям, которые используются в качестве
клапанных пружин автомобилей, железнодорожных
56 9/2008
рельсов, магистральных трубопроводов, подшипни-
ков электротехнического назначения.
Приведены результаты исследований наноразмер-
ных порошков карбидов вольфрама, полученных по
двухстадийной технологии. Анализ показал, что со-
держание кислорода может считаться стандартным,
если в расчете на единицу поверхности составляет
0,04…0,07 мкг/см2. Это соответствует покрытию по-
рошинок моноатомными слоями кислорода.
В докладе А. П. Шпака, В. В. Маслова (Ин-т ме-
таллофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины),
В. Н. Варюхина, В. И. Ткача (Донецкий физико-
технический ин-т им. А. А. Галкина НАН Украины)
«Формирование аморфных и наноструктурных
состояний и свойства металлических наноком-
позитов» были установлены взаимосвязи термичес-
кой предыстории расплава с особенностями атом-
ного строения аморфных сплавов различного хими-
ческого состава и характером протекающих в них
при нагреве кристаллизационных процессов с пос-
ледующей разработкой на базе установленных за-
кономерностей и механизмов новых функциональ-
ных и конструкционных аморфных сплавов и на-
нофазных композитов. Рассмотрен характер отдель-
ных этапов их кристаллизации и образования ме-
тастабильных и стабильных фаз. Показано, что ско-
рость охлаждения влияет на образование вморожен-
ных центров («закалочных зародышей») при амор-
физации расплава. Отмечено, что аморфные ленты
большой толщины (меньшие скорости охлаждения)
менее устойчивы, т. е. являются более подготов-
ленными к переходу в кристаллическое состояние
в результате большей объемной плотности вморо-
женных центров. Введение небольших легирующих
добавок стабилизирует аморфную структуру базо-
вых сплавов и замедляет процесс превращения из
аморфного в кристаллическое состояние. Механизм
воздействия растворимых примесей заключается в
оттеснении их межфазной поверхностью и создании
вблизи нее обогащенного примесного слоя (концен-
трационного градиента), который тем эффективнее
лимитирует рост возникающих кристаллов, чем
меньше коэффициент их распределения, т. е. чем
менее растворимы примеси в металле-основе. Под-
черкнута важность этого условия при управлении
процессом формирования нанокристаллических
состояний в аморфных фазах. Приведены сведения
о температурной зависимости доли превращенного
объема в FM-сплавах различного химического сос-
тава, а также кинетика перехода из амофного в на-
нокристаллическое состояние в модели Колмогоро-
ва–Джонсона–Мела–Авраами. Отмечено, что немо-
нотонный характер изменений малоуглового рассе-
яния указывает на определяющий вклад в превра-
щение стадии роста нанокристаллов по сравнению
со стадией их образования. Предложено кинетичес-
кое уравнение, которое учитывает этап первона-
чально свободного роста нанокристаллов и после-
дующий этап наложения («мягкого» столкновения
окружающих их диффузионных зон). Модель адек-
ватно описывает кинетику нанокристаллизации в
сравнении с классической моделью. Приведены
магнитные свойства разработанных аморфных и на-
нокристаллических сплавов, а также уровень и тем-
пературная стабильность начальной магнитной про-
ницаемости в сравнении с промышленными магни-
томягкими сплавами. Проанализированы возмож-
ности использования аморфных и нанокристалли-
ческих магнитопроводов в качестве высокочувстви-
тельных датчиков феррозондовых магнитометров,
измерительных трансформаторов тока высокого
класса точности, высококлассных компактных
фильтров, дросселей дифференциальных фильтров
сверхмалых размеров, электронно-оптических ин-
формационных систем отображения и мониторинга
и т. д.
Л. М. Куликов из Института проблем материало-
ведения им. И. Н. Францевича НАН Украины в док-
ладе «Нанохимия слоистых дихалькогенидов d-
переходных металлов: новые возможности соз-
дания многофунциональных наноматериалов на
их основе» рассмотрел особенности кристалличес-
кой структуры слоистых дихалькогенидов d-пере-
ходных металлов: дисульфата молибдена, дисуль-
фата тантала интеркалированного железом, многос-
тенные нанотрубки WS2. Приведен перечень перс-
пективных многофукциональных наноматериалов
на основе дихалькогенидов d-переходных металлов.
Представлены параметры элементарных ячеек и
средние размеры частиц нанокристаллических сло-
истых дихалькогенидов d-переходных металлов и
их интеркаляты, полученные диспергированием
микронных порошков. Средние размеры анизотроп-
ных наночастиц при этом эффективно регулируются
в широких интервалах (для кристаллографических
направлений [013] и [110]). Доминирующее влияние
на рост анизотропных наночастиц имеет темпера-
тура отжига. Показаны особенности структуры и
магнитные свойства слоистых нанообъектов и их
интеркалятов, а также степень их разупорядочения
при ультразвуковой обработке (кавитационные ре-
жимы) в различных средах.
Показано, что интеркаляция водородных нано-
систем типа 2H–WS2 проходит более интенсивно,
чем 2H–МоS2. Это приводит к образованию гомо-
генных, нанокристаллических водородных интерка-
ляционных фаз. Представлены механизмы адсор-
бции кислорода и окисления на воздухе слоистых
наноструктур. Проиллюстрированы трибологичес-
кие свойства масла И–20 с добавками наносмазок
2H–МоS2 и 2H–WS2. Отмечено, что значения его
износостойкости успешно коррелируют со средни-
ми размерами анизотропных наночастиц. Отмеча-
ется, что результаты исследования позволяют ожи-
дать увеличение ресурса работоспособности узлов
трения в 1,5…2 раза при эксплуатации в условиях
9/2008 57
повышенных температур (260…490 К), высоких
нагрузках и умеренных скоростях, которые харак-
терны для авиакосмической техники, металлурги-
ческой, цементной и других отраслей промышлен-
ности.
В докладе В. Е. Юдина (Ин-т высокомолекуляр-
ных соединений РАН) «Влияние структуры и ге-
ометрии наночастиц на вязкоупругие, барьерные
и электрические свойства нанокомпозитов»
представлены результаты исследования взаимосвязи
механических свойств полимеров и многокомпонен-
тных полимерных систем с их химическим строе-
нием, надмолекулярной организацией и компози-
ционным составом. Показаны особенности дефор-
мирования и разрушения полимеров и компози-
ционных материалов на их основе. Приведены дан-
ные о разработках структурированных матриц, ко-
торые модифицированы углеродными, керамичес-
кими или металлическими наночастицами. Рассмот-
рены также структурные аспекты силикатных и уг-
леродных наноразмерных частиц различного соста-
ва, структуры и морфологии. Отмечены новые мо-
дификации поверхности силикатных нанотрубок и
термостойкие матрицы для нанокомпозитов. Дан
сравнительный анализ методов получения наноком-
позитов по обычной и расплавленной технологии.
Показаны преимущества последнего — отсутствие
растворителей, скорость получения, высокая веро-
ятность промышленного использования. Представ-
лен диапазон оптимальной дисперсии наночастиц в
объеме композита. Рассмотрен порог перколяции
для эллипсоидов и стержней, особенности реологии
олигомида, наполненного силикатными или угле-
родными наночастицами с различной морфологией.
Приведены механические свойства пленок наноком-
позитов в условиях растяжения и трехточечного из-
гиба, а также характер электросопротивления пле-
нок, диаэлектрические свойства, проницаемость по
кислороду и в воде. Подчеркнуто, что уменьшение
размера дисперсной фазы наполнителя повышает
его прочность и трещиностойкость, более эффек-
тивно осуществляется передача напряжения через
границу раздела матрица–частица. Областями при-
менения новых термостойких полимерных матери-
алов могут быть авиация, наземный транспорт, су-
достроение, медицина.
Ю. В. Кудрявцев, В. Н. Уваров, Э. М. Руденко
(Ин-т металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Ук-
раины), У. П. Ли, Д. У. Хи (Центр квантовой фо-
тоники при университете Пхеньяна, Республика Ко-
рея), Я. Дубовик (Ин-т молекулярной физики Поль-
ской академии наук, Познань, Польша) в докладе
«Пленки сплавов Гейслера как потенциальные
спиновые инжекторы элементов спинтроники»
привели результаты исследования сплавов Гейслера
как потенциальных спиновых инжекторов элемен-
тов спинтроники. Отмечено, что эффективность ус-
тройств спинтроники (квантовые компьютеры, маг-
нитотеристоры, магнитные сенсоры, магнитные
фильтры и спиновые транзисторы) существенно за-
висит от спиновой поляризации носителей тока в
ферромагнитных слоях (спиновых инжекторах). Ма-
териалами-кандидатами для использования в качес-
тве спиновых инжекторов могут быть оксиды со
перовскитной структурой и некоторые сплавы Гейс-
лера. Рассмотрены проблемы и намечены пути их
преодоления путем изучения влияния атомного по-
рядка на электронную структуру и физические
свойства полуметаллических сплавов Гейслера.
Данные о влиянии технологических параметров
осаджения на структуру пленок сплава Гейслера
(Co2CrAl), температуры отжига и атомного упоря-
дочения на транспортные свойства аморфных пле-
нок сплава Гейслера (Cu2MnAl) позволили разра-
ботать физическую модель отражательной способ-
ности металлов в области поглощения свободными
электронами. На ее основе были определены сте-
пень отражательной способности, туннельные
вольт-амперные характеристики (ВАХ) и магнит-
ные свойства аморфных и L21-упорядоченных пле-
нок сплава Co2CrAl в ИК-области спектра. Показа-
но, что значение магнитного поля, при котором про-
исходит изменение направления намагниченности,
зависит от внешнего поля и коррелирует с коэрци-
тивной силой сплава. Полученные результаты поз-
волили разработать лабораторную технологию по-
лучения пленок полуметаллических сплавов Гейс-
лера со спиновой поляризацией, близкой к теоре-
тически возможной. Создана методика, позволяю-
щая контролировать реальную спиновую поляри-
зацию носителей тока в пленках сплавов Гейслера.
В докладе А. В. Рагуля (Ин-т проблем материа-
ловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины)
«Технология получения консолидированных на-
номатериалов и перспективы их использования
в промышленности» представлена классификация
консолидированных наноматериалов на основе ос-
новных технологий их изготовления. Отмечено, что
консолидация частиц может быть реализована в
процессе холодного и горячего прессования, спека-
ния, шликерного литья, инжекционного формиро-
вания при экструзии, быстрого прототипирования.
Интенсивная пластическая деформация путем кру-
чения и обработки давлением слоистых композитов,
равноканальное угловое прессование, фазовый нак-
леп позволяют получить металлы и сплавы с на-
ноструктурой. Консолидируемая кристаллизация из
аморфного состояния при термообработке в обыч-
ных условиях или при высоких давлениях обеспе-
чивает возможность получения аморфных металлов
и сплавов. Пленки и покрытия из металлов, сплавов
и керамики могут быть получены с помощью про-
цессов СVD, PVD, электроосаждения, золь-гель тех-
нологии.
Рассмотрены проблемы спекания предварительно
сформированных нанопорошков. Проанализирован
58 9/2008
ряд технологических подходов их решения при ис-
пользовании двухстадийного спекания с контролем
скорости нагрева, структурно-ориентированного ме-
тода. Показана микроструктура многослоя Ni-MKK
и перспективы их применения в различных областях
промышленности. Определены новейшие процессы
консолидации наноматериалов с использованием
электроразрядного спекания, в том числе и для из-
делий сложной формы. Проиллюстрированы осо-
бенности микроструктуры различных нанокерамик
и кинетика их уплотнения в процессе электрораз-
рядного спекания и под высоким давлением. При-
ведены данные о размерном эффекте в многослой-
ных пленках. Представлены структура и механичес-
кие свойства некоторых нанокерамик и компози-
ционных биоматериалов, а также образцы их ис-
пользования в медицине в виде различных имплан-
татов и других биоактивных материалов.
Проанализированы современные тенденции пот-
ребления новых наноматериалов в различных сег-
ментах рынка продуктов нанотехнологий: углерод-
ных наполнителей, нанопорошков, пленок для ка-
талитических конвекторов, текстиля, наполненного
наночастицами, добавок к ракетному топливу, ин-
струменты нанолитографии, наноразмерная элект-
ронная память. Показаны данные о тенденциях пот-
ребления нанокерамики и керамических наноком-
позитов до 2010 г. Отмечено, что Украина имеет
хорошие природные возможности и технологичес-
кие условия для развития производства литиевых
источников: крупнейшее месторождение высокоче-
шуйчатого графита, наличие своего оксида марган-
ца и кремния.
С. С. Песецкий, С. П. Богданович, Н. К. Мышкин
из ГНУ «Институт механики металлополимерных
систем им. В. А. Белого НАН Беларуси представили
доклад «Полимерные нанокомпозиты: получе-
ние, свойства, применение». В нем приведены ос-
новные типы полимерных нанокомпозитов — сло-
истых силикатов (монтмориллонит, гекторит, сапо-
нит), фрагмент их структуры, химическая формула,
значение катионно-обменной емкости и размер час-
тиц. Показаны методы получения полимерглинис-
тых нанокомпозитов по различным технологиям
(полимеризация, интеркалирование в растворе по-
лимера, интеркалирование в полимерном расплаве,
золь-гель технология). Приведены варианты струк-
туры полимерглинистых нанокомпозитов и схема
взаимодействия макромолекул полимера в расплаве
с органоглиной и типичные рентгеновские дифрак-
тограммы полимерглинистых композитов. Рассмот-
рены этапы формирования нанокомпозита на стадии
синтеза полиэфиров и уровень их свойств в зави-
симости от концентрации органоглины. Показаны
особенности технологии получения нанокомпозитов
при экструзионном компаундировании в расплаве.
Представлены данные о влиянии рецептурных фак-
торов на показатели свойств полимерглинистых на-
нокомпозитов на базе ПА6 и ПЭВП. Показаны ме-
ханические свойства в условиях растяжения и из-
гиба, а также особенности морфологии ПА6, уп-
рочненного угле- и стекловолокном с добавками на-
ноглины. Приведены сведения об уровне термоста-
бильности материалов на основе полиэтилентереф-
талата в широком температурном интервале
2…600 °С, огнестойкости нанокомпозита полиуре-
тан–органоглина. Представлены температурные за-
висимости тангенса угла механических потерь и мо-
дуля сдвига нанокомпозитов ПА6 и ПА6 с добав-
ками ММТ в сухом и влажном состоянии. Проил-
люстрированы барьерные свойства полимерглинис-
тых нанокомпозитов, которые определяют области
применения данных материалов. Перечислены узлы
и детали автомобилей, в которых используются по-
лимерглинистые нанокомпозиты на основе ПА6 и
органоглины. Показано, что важнейшими типами
углеродных наноматериалов для полимерных нано-
композитов являются ультрадисперсные алмазы
(наноалмазы), фуллерены (С60 и С70), тубулены,
функционализированные УНМ. Для их получения
используют совмещение в растворе, компаундиро-
вание в расплаве полимера, комбинированные тех-
нологии (совместное диспергирование с помощью
ультразвука, обработка растворителем с последую-
щим компаундированием в расплаве, использование
компабилизаторов), синтез фуллереносодержащих
полимеров. Показаны преимущества полимерных
материалов, которые обеспечивает модифицирова-
ние углеродными наноматериалами. Приведены све-
дения о влиянии наноматериалов на кристаллиза-
цию и деформационное поведение ПА6, темпера-
турные зависимости тангенса угла механических
потерь и модуля сдвига нанокомпозитов ПА6 и
УНМ на его основе. Приведены сведения об ин-
тенсивности изнашивания при трении по стали
ПТФЭ, содержавшего УНТ. Рассмотрены различ-
ные типы фуллереносодержащих полимеров, а так-
же пути использования гидроксилированных фул-
леренов для синтеза фуллереносодержащих полиу-
ретанов. Указаны сферы применения наноалмазов
в промышленности. Рассмотрены методы получения
металлополимерных нанокомпозитов, а также тех-
нологии использования наноструктурированных по-
лимеров для формирования наночастиц металлосо-
держащих соединений (в сегрегированном блоке, в
полистиролсульфонатных микрогелях, в поли(ами-
доамидных) дендримерах, в крейзованных ПП,
ПЭТФ). Показана морфология наночастиц металлов
в наноструктурированных полимерах. Приведены
данные о металлосодержащих нанокомпозитах на
основе меди и крейзованных полимерных матриц.
Проиллюстрирована зависимость диаметра кристал-
литов меди от среднего диаметра пор, использова-
ние твердотельной целлюлозной матрицы для по-
лучения наночастиц металлов. Показаны металло-
полиамидные нанокомпозиты, полученные компа-
9/2008 59
ундированием в расплаве, зависимость времени ин-
гибирования термоокислительного старения при
160 °С от концентрации Cu(HCOO)2 и CuCl⋅2H2O,
а также огнестойкость, кислородный индекс и ме-
ханические свойства ПА нанокомпозитов различно-
го состава. Отмечены важнейшие области приме-
нения металлосодержащих нанокомпозитов, связан-
ные с их каталитическими, магнитными, оптичес-
кими (оптоэлектронными), электрическими и три-
ботехническими свойствами.
В докладе А. Ж. Тулеушева, В. Н. Володина, Ю. Ж.
Тулеушева (Ин-т ядерной физики Национального
ядерного центра Республики Казахстан) «Исполь-
льзование наноразмерного фактора при синтезе
новых материалов» проанализированы возможнос-
ти получения методом синтеза плюмбида ниобия
А15, плюмбида танталла, бериллида ниобия, кото-
рые имеют наноструктуру. Метод основан на факте
снижения энергетического барьера между жидким
и твердым состоянием барьера при достижении раз-
мера частиц менее 1…1,5 нм, что позволяет прео-
долеть барьер в результате одной термофлуктуации
с расчетной частотой около 109 с–1. Отмечено, что
существование малой частицы в жидком виде ог-
раничено некоторым максимальным размером, при
превышении которого условия термофлуктуирова-
ния исключаются. Рост размеров частиц при ост-
ровковом формировании пленок, осажденных на не-
обогреваемую подложку (при закалке) в этих усло-
виях, определяется практически только коалесцен-
цией островков с ростом размеров последних. Уве-
личение размера частицы до критического значения
приводит к кристаллизации и образованию твердой
фазы. При слиянии разноименных металлов, нахо-
дящихся в жидком состоянии в малые капли, размер
которых меньше критического, происходит образо-
вание жидкого раствора. Достижение критического
размера приведет к его кристаллизации. Поскольку
растворимость металлов в жидкой фазе часто не-
ограниченна, кристаллизуется в таких условиях
твердый раствор высокой концентрации, значитель-
но пересыщенный относительно величин, приведен-
ных на равновесных фазовых диаграммах, получен-
ных плавлением компонентов. Непременным усло-
вием образования раствора высокой концентрации
при этом является присутствие обоих металлов в
жидкой фазе, так как коалесценция твердого зерна
и жидкой капли (размер первого уже больше кри-
тического) сопровождается получением только твер-
дого кристаллита.
Т. М. Лабур, д-р техн. наук
УДК 621.791.009(100)
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ТИТАН-2008 в СНГ»
18–21 мая в Санкт-Петербурге (Россия) прошла тра-
диционная ежегодная Международная конференция
«Титан-2008 в СНГ», организованная Межгосудар-
ственной ассоциацией «Титан». В конференции при-
няли участие более 250 участников из России, Ук-
раины, Беларуси, Таджикистана, США, Германии,
Италии, Японии, Люксембурга, Польши и других
стран. На конференции выступили с докладами уче-
ные и специалисты в области титана из ведущих
научно-исследовательских организаций и промыш-
ленных предприятий России, Украины, Беларуси и
других стран: ФГУП «Всероссийский институт ави-
ационных материалов», ФГУП ЦНИИ КМ «Проме-
тей», Института металлургии и материаловедения
им. А. А. Байкова РАН, ОАО «Всероссийский ин-
ститут легких сплавов», «МАТИ» — Российского
государственного технологического университета
им. К. Э. Циолковского, Уральского государствен-
ного технического университета «УПИ», ОАО «Кор-
порация «ВСМПО-АВИСМА», ФГУП «Гиредмет»,
ОАО «Уралредмет», ЗАО «Зубцовский машиност-
роительный завод», ОАО «Калужский турбинный
завод», Государственного научно-исследовательско-
го и проектного института титана, Института элек-
тросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Инсти-
тута металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Ук-
раины, Института геологических наук НАН Укра-
ины, Запорожской государственной инженерной
академии, КП «Запорожский титаномагниевый ком-
бинат», АНТК им. О. К. Антонова, ОАО «Украин-
ский графит», ГНУ «Физико-технический институт
НАН Беларуси» и др. Всего было представлено более
100 докладов.
Традиционно большое количество докладов на
конференции представили специалисты ОАО «Кор-
порация «ВСМПО-АВИСМА». В настоящее время
она является одним из ведущих мировых произво-
дителей титановых полуфабрикатов ответственного
назначения, которая обеспечивает 100 % потребнос-
тей в титановых деталях для судо- и авиастроитель-
ных предприятий России, Украины и Узбекистана,
40 % — для фирмы «Boing», 60 % — для фирмы
«EADC» (включая «AIRBUS»). ОАО «Корпорация
«ВСМПО-АВИСМА» является предприятием пол-
ного технологического цикла по выпуску титановой
продукции: от производства губчатого титана до из-
60 9/2008
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100010 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T14:28:06Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лабур, Т.М. 2016-05-14T19:07:18Z 2016-05-14T19:07:18Z 2008 Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» / Т.М. Лабур // Автоматическая сварка. — 2008. — № 9 (665). — С. 54-60. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100010 621.791.009(100) ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Хроника Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» Article published earlier |
| spellingShingle | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» Лабур, Т.М. Хроника |
| title | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| title_full | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| title_fullStr | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| title_full_unstemmed | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| title_short | Семинар МААН стран СНГ «Наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| title_sort | семинар маан стран снг «наноматериалы и нанотехнологии их получения» |
| topic | Хроника |
| topic_facet | Хроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100010 |
| work_keys_str_mv | AT laburtm seminarmaanstransngnanomaterialyinanotehnologiiihpolučeniâ |