Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160320 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 1 (126). — С. 61-63. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160320 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
2019-10-31T19:53:42Z 2019-10-31T19:53:42Z 2017 Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 1 (126). — С. 61-63. — укр. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160320 uk Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Разработки ИЭС им. Е. О. Патона Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою Электронно-лучевые технология получения твердо- и жидкофазных медицинских субстанций с наноразмерной структурой Electron beam technologies of producing solid- and liquid-phase medical substances with nanodimensional structure Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| spellingShingle |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| title_short |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| title_full |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| title_fullStr |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| title_full_unstemmed |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| title_sort |
електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою |
| topic |
Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| topic_facet |
Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| publishDate |
2017 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Электронно-лучевые технология получения твердо- и жидкофазных медицинских субстанций с наноразмерной структурой Electron beam technologies of producing solid- and liquid-phase medical substances with nanodimensional structure |
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160320 |
| citation_txt |
Електронно-променеві технології отримання твердо- і рідкофазних медичних субстанцій з нанорозмірною структурою // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 1 (126). — С. 61-63. — укр. |
| first_indexed |
2025-11-26T11:53:07Z |
| last_indexed |
2025-11-26T11:53:07Z |
| _version_ |
1850620364418187264 |
| fulltext |
61ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (126), 2017
ИНФОРМАЦИЯ
от проливов локальной ванны на торце растущего
кристалла, снижения температурных градиентов и
управления структурообразованием монокристалла.
Показано, что независимо от вида источника нагре-
ва, который действует на верхнюю часть монокристал-
ла, зона его влияния распространяется на расстояние
примерно 2–3-х диаметров выращиваемого кристалла
от поверхности, где выделяется тепло.
Для выращивания крупных монокристаллов ту-
гоплавких металлов в виде тел вращения разработа-
на принципиальная схема установки, суть которой
состоит в том, что дуговой плазмотрон установлен
ексцентрично относительно оси вращения кристал-
ла. Во время плавки плазмотрон может совершать
возвратно-поступательные колебания в радиальном
направлении кристалла, а сам кристалл вращается
вокруг вертикальной оси, циклически изменяя на-
правление вращения. Соотношение частот вращения
монокристалла и колебательного движения плазмо-
трона выбирают таким, чтобы обеспечивалось пе-
рекрытие дорожек и сформировалась качественная
поверхность монокристалла.
На основе предложенной принципиальной схемы
плазменно-индукционного процесса выращивания
монокристаллов разработан технический проект
установки УП-20, в состав которой входят два источ-
ника нагрева — плазменный и высокочастотный (ин-
дукционный), водоохлаждаемая плавильная камера,
кассета барабанного типа для размещения в них
расходуемых прутков, механизмы для вытягивания
и вращения наплавляемого кристалла, дуговой плаз-
мотрон прямого действия с механизмом колебания,
плавильный модуль с индуктором и секционным
охлаждаемым кристаллизатором. Установка имеет
источник для электропитания плазмотрона мощно-
стью ~ 100 кВт и высокочастотный генератор мощ-
ностью 160 кВт с частотой рабочего тока 66,0 кГц.
Установка УП-20 изготовлена в металле и в на-
стоящее время ведется ее монтаж.
ЕЛЕКтроННо-ПроМЕНЕВі тЕХНоЛоГії отрИМАННя
тВЕрДо- і ріДКоФАзНИХ МЕДИЧНИХ СуБСтАНціЙ
з НАНорозМірНоЮ СтруКтуроЮ
Приведена розробка наукових засад технології елек-
тронно-променевого отримання та дослідження на-
нопористих керамічних систем Al2O3, ZrO2, ZrO2–
Y2O3, CeO2, наноструктурних острівних покриттів
Fe, Ag і Cu (чи їх оксидів) на порошках NaCl, Al2O3,
поліетилені і деяких полімерах, включаючи лікар-
ські речовини і матеріали та харчові продукти як в
твердому (полівінілпіролідон, полівініловий спирт,
бинти, перев’язувальні матеріали, пшениця), так і в
рідкому стані (гліцерин, політетрагідрофуран, поліу-
ретан, льняне та кукурудзяне масла).
Визначені характерні структурні області оксиду
алюмінію, в яких формується нерівноважна нано-
пориста (2,5…4 нм) структура з високою питомою
поверхнею (40…20 м2/г) та нанорозмірний γ-Al2O3
(5…25 нм), що утворює стовбчасту структуру (dст
= 1…4 мкм) з мікророзмірною пористістю (dп =
0,1…0,5 мкм). Показано, що наноструктурний оксид
алюмінію, сформований в інтервалі температур кон-
денсації 100...750 oС, є пористим, сорбційно-актив-
ним по відношенню до іонів металів і неметалів та
перспективним матеріалом для очищення води.
Порошок оксиду цирконію, отриманий при
Tп ~ 40...60 oС, є рентгеноаморфний, моноклінний,
тетрагональної фази. Питома поверхня пор сягає
110…120 м2/г. При цьому співвідношення площ по-
верхні мезопор і мікропор приблизно 40/60 %. В сис-
темі ZrO2–Y2O3 при вмісті Y2O3 менш 6 мас. % фазо-
ва сполука включає рентгеноаморфну матрицю або
рентгеноаморфну матрицю, монокліни, тетрагональ-
ні фази ZrO2, а при концентрації Y2O3 вище 9 мас. %
у складі конденсатів домінує кубічна фаза. Спосте-
рігається пряма кореляція між питомою поверхнею
пор і відносною зміною маси конденсатів ZrO2 та
Монокристаллы, выращенные на установке УП-20
62 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (126), 2017
ИНФОРМАЦИЯ
ZrO2–Y2O3 при нагріванні на повітрі (Tmax = 650 oC,
5 хв). Чим вище площа поверхні пор, тим більше
втрата маси. Максимальною питомою поверхнею
(257 м2/г) володіють конденсати з рентгеноаморф-
ною структурою. Зразки із кристалічною фазою ма-
ють питому поверхню в 2–4 рази менше. Передбачу-
ваний діапазон робочих концентрацій оксиду ітрію,
що дозволяє одержувати конденсати з високим сту-
пенем аморфності структури й площею поверхні пор
вище 120 м2/г, лежить у діапазоні від 0 до 6 % Y2O3.
Термообробка зразків ZrO2–Y2O3, підданих нагрі-
ванню, показала, що зразок після відпалу при 200 oС
протягом однієї години залишається рентгеноамор-
фним. Після відпалу при 400 oС протягом однієї го-
дини зразок представлений кубічною фазою. Розмір
кристалітів ZrO2 становить 10…12 нм. Підвищення
температури нагрівання до 800 oС супроводжується
збільшенням розмірів кристалітів до 15…17 нм.
У процесі конденсації оксиду церію формується
міжкристалічна пористість, що представляє собою
добре розвинену мережу каналів та пор, розмір яких
від 50 до 250 нм. Рентгенівський дифракційний ана-
ліз конденсатів показав, що отримані конденсати
CeO2 при використаних температурах підкладки Тп
є монофазними. Максимальний розмір кристалітів
для конденсатів CeO2 (Тп ~ 50 oС) становить 7 нм.
Згідно залежності активності каталізатора 1 %
Pd–CeO2 в реакції окислення CO від температури
область стаціонарної активності каталізатора почи-
нається при температурах вище 160 oС. 100 %-на
конверсія CO досягається при температурі реакції
240 oС, що збігається з літературними даними по
окислюванню CO на паладій-церієвих каталізаторах.
Досліджено фізико-хімічні процеси конденсації
і отримання мікророзмірних гранул водорозчинної
пористої неорганічної матриці з наночастинками
оксидів міді за технологічною схемою спільного ви-
паровування заліза і водорозчинній матриці з двох
джерел, та за технологічною схемою випаровування
металу з реактора з вузько спрямованим паровим по-
током. Технологічні схеми електронно-променевого
синтезу наночастинок дозволяють одержувати готові
фармацевтичні субстанції — гранули водорозчинних
матриць з наночастинками оксидів
міді для потреб медицини.
Технологічна схема електро-
нно-променевого (ЕП) синтезу на-
ночастинок металу з випаровуван-
ням металу (М) з реактору з вузько
спрямованим паровим потоком на
мікророзмірний порошок (або гра-
нули) дозволяє отримувати готові
фармацевтичні субстанції — мі-
кророзмірні гранули водорозчин-
ної органічної матриці полівінілпі-
ролідону (ПВП) або полівінілового
спирту (ПВС) з наночастинками
металів (М) та їх оксидів.
Гранули з металевими дискретними нанорозмірни-
ми покриттями наступною термомеханічною оброб-
кою можуть бути перетворені в композити полімер–ме-
тал у вигляді волокон, плівок або профільних виробів
з високим рівнем відповідних властивостей: механіч-
них, магнітних, електричних, біологічних та ін.
Встановлені технологічні можливості викори-
стання електронного променя для осадження нано-
частинок Ag на поверхню переміщуваного перев’я-
зувального рулонного матеріалу (медичні бинти).
Результати досліджень демонструють можливість
застосування електронно-променевої технології оса-
дження дискретних нанорозмірних покриттів срібла
із середнім розміром частинок 24 нм на поверхні
стерильних марлевих бинтів.
Розроблена та випробувана нова схема випарника
реакторного типу з більш вузько направленим паро-
вим потоком ревипареного металу, що дало можли-
вість збільшити у 2,2 рази коефіцієнту корисної дії
(ККД) процесу конденсації ревипарених потоків
металу. Цей варіант випарника дозволяє сформувати
паровий потік заданої просторової орієнтації, в пер-
шу чергу зверху вниз, і реалізувати осадження пару
на рідких та твердих горизонтальних поверхнях і є
особливо ефективним у разі випаровування більш
легкоплавких або дорогих металів (срібло і мідь).
Досліджено процеси конденсації і отримання
колоїдних систем з наночастинками срібла в об’ємі
мономерів, які знаходять застосування в медицині
(гліцерин, політетрагідрофуран (ПТГФ)).
За допомогою методів лазерної кореляційної
спектроскопії (ЛКС, Zetasizer–S), а також рентгено-
фазового аналізу (РФа, ДРоН-4) та просвітної елек-
тронної мікроскопії (ПЕМ, HITACHIH-800) дослі-
дженні колоїдні системи (гліцерин + Ag, ПТГФ + Ag)
з метою визначення структури, форми, середнього
розміру та діапазону розподілу частинок. Встановле-
на залежність середнього розміру металічних нано-
частинок від тривалості процесу осадження та тем-
ператури випаровування металу, що осаджується.
63ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (126), 2017
ИНФОРМАЦИЯ
Досліджено процеси конденсації і отримання
колоїдних систем з наночастинками срібла в об’є-
мі рослинних масел, які знаходять застосування в
медицині (кукурудзяне, льняне). За допомогою ме-
тодів лазерної кореляційної спектроскопії (ЛКС,
Zetasizer–S) дослідженні колоїдні системи (кукуру-
дзяне масло + Ag, льняне масло + Ag) з метою ви-
значення структури, середнього розміру та діапазону
розподілу частинок. Встановлена залежність зміни
середнього розміру металічних наночастинок у часі.
Представлені результати досліджень взаємодії
парового потоку срібла і міді, отриманого електро-
нно-променевим випаровуванням у вакуумі з рідким
дисперсійним середовищем, демонструють техноло-
гічну можливість синтезу колоїдних систем з мета-
левими наночастинками розміром 15…30 нм.
За допомогою реактору реалізовано технологічні
схеми отримання дискретних (острівних) металіч-
них (М) нанопокриттів на вихідних мікророзмірних
неорганічних або органічних стабільних у вакуумі
гранулах, порошках і рідинах.
Встановлено вплив технологічних параметрів та
термообробки на розмірні характеристики, структу-
ру та фазовий склад наночастинок металів.
НоВЕ ПоКоЛіННя ФЛЮСіВ
ДЛя СуЧАСНИХ ЕЛЕКтроШЛАКоВИХ тЕХНоЛоГіЙ
ВИроБНИцтВА КоНСтруКціЙНИХ МАтЕріАЛіВ
обґрунтовано вимоги до фізико-хімічних власти-
востей шлакових розплавів для одержання ЕШП
злитків стабільного та прогнозованого складу для
виробництва матеріалів з наперед заданими власти-
востями.
Створено нову фізико-хімічну модель процесу
ЕШП в захисній атмосфері, що здатна прогнозувати
зміни хімічного складу системи метал–шлак–газ при
тривалому процесі ЕШП великовагових та довгих
злитків із високолегованих сталей та суперсплавів.
Виконано теоретичний аналіз та всебічні експе-
риментальні дослідження (електропровідність, в’яз-
кість, окисненість, температурний інтервал плавлен-
ня) перспективних шлакових систем.
Розроблено нові перспективні склади шлаків для
специфічних умов сучасних високотехнологічних
процесів ЕШП, а саме:
● шлак для ЕШП з утворенням 2CaO–SiO2, що
схильний до саморозпаду аНФ-37 (ТУ У 20.5-
05416923-109:2014). Значно знижуються витрати
на видалення шлаку при виробництві порожнистих
злитків, який є затребуваним для виготовлення труб
в нафтохімії, енергетиці, машинобудуванні, для вій-
скової техніки тощо;
● шлак з підвищенним вмістом титану аНФ-38
(ТУ У 20.5-05416923-110:2014) для ЕШП сталей та
суперсплавів, що забезпечує збереження активних
елементів (Ti, Al) в металі;
● трикомпонентний шлак для ЕШП сталей від-
повідального призначення аНФ-39 (ТУ У 20.5-
05416923-112:2015), який має зменшений вміст
фториду кальцію та достатньо високі значення елек-
тричного опору, що дозволяє знизити собівартість
та підвищити конкурентоспроможніть електрошла-
кової виплавки більшості сортаменту ПаТ «Дніпро-
спецсталь»;
● шлак аНФ-40 (ТУ У 20.5-05416923-113:2016) для
реалізації комбінованого процесу безперервного лиття
з електрошлаковим обігрівом блюмів заевтектоїдної
сталі для сучасних залізничних рейок вищого ґатунку.
Розроблено технології виготовлення нових шла-
ків та електрошлакового переплава з їх використан-
ням. Дослідно-промислову партію шлаку аНФ-39
було виготовлено в промислових умовах заводу ВаТ
«Запоріжстеклофлюс» та випробувано при виплавці
сплавів відповідального призначення на ПаТ «Дні-
проспецсталь».
На нові склади шлаків складені та затверджені
технічні умови. Підготовлена вся нормативна доку-
ментація, яка необхідна для промислового виготов-
лення і впровадження нових флюсів в технологічних
процесах ЕШП при виплавці великовагових злитків
з критичних та нових матеріалів для сучасного ма-
шинобудування. Складені рекомендації щодо реа-
лізації наукових результатів у промисловості при
виробництві суцільних та порожнистих злитків на
сучасних печах ЕШП.
|