Заведующий: РЯБКОВ Юрий Иванович
Доктор химических наук

Тел.: (8212) 21 99 21, доб. 25

СОТРУДНИКИ:
к.т.н., н.с. Белых Анна Геннадиевна
м.н.с. Васенева Ирина Николаевна
к.г.-м.н., с.н.с. Грасс Владислав Эвальдович
к.х.н., с.н.с. Истомин Павел Валентинович
к.х.н., н.с. Истомина Елена Иннокентьевна
к.х.н., н.с. Королёва Мария Сергеевна
к.т.н., н.с. Надуткин Александр Вениаминович
к.г.-м.н., н.с. Назарова Людмила Юрьевна
к.х.н., в.н.с. Пийр Ирина Вадимовна
д.ф.-м.н., с.н.с. Секушин Николай Александрович
м.н.с. Краснов Александр Галинурович
АСПИРАНТЫ:
аспирант, м.н.с. Беляев Илья Михайлович

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

  • Разработка физико-химических основ создания наноструктурированных конструкционных и функциональных керамических материалов с использованием синтетического и природного минерального сырья.
  • Разработка научных основ химической технологии получения керамических и композиционных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НИР ЗА 2015 ГОД

1. Впервые методом вакуумного карбосиликотермического восстановления диоксида титана синтезирована МАХ-фаза Ti4SiC3 в виде объёмной фазы.

(авторы: Истомин П.В., Истомина Е.И., Надуткин А.В., Грасс В.Э.)

Изучено образование Ti4SiC3 в виде объёмной фазы при высокотемпературном восстановлении диоксида титана в условиях вакуума с использованием в качестве восстановителя карбида кремния, позволяющего совместить в рамках одного цикла обработки карботермический и силикотермический процессы. Установлено, что на первой стадии восстановления образуется Ti3SiC2, из которого в результате постепенной деинтеркаляции атомов кремния формируется фаза Ti4SiC3.

2. Изучены особенности формирования слоя Ti5Si3 при высокотемпературном силицировании титана в газовой атмосфере SiO.

(авторы: Истомин П.В., Беляев И.М., Истомина Е.И., Надуткин А.В.)

Проведена серия экспериментов по силицированию тонких пластин из титана марки ВТ 1-0 в газовой атмосфере SiO при 1350 °С. Установлено, что в результате силицирования на поверхности титановой пластины формируется пористый слой, состоящего из частиц Ti5Si3 с низким содержанием кислорода. Одновременно с этим происходит внедрение кислорода в кристаллическую решётку α-титана, приводящее к образованию твёрдого раствора α-Ti(Ox). Толщина слоя Ti5Si3 и концентрация кислорода в решётке α-титана коррелируют с интенсивностью силицирования. Полученные данные позволяют рекомендовать титан марки ВТ 1-0 в качестве эффективного, не образующего побочных газообразных продуктов поглотителя SiO, при проведении аналитических и лабораторных исследований с участием SiO.

3. Впервые установлена высокая ионная проводимость для железосодержащих титанатов висмута Bi4Ti3-xFexO12-δ со структурой типа слоистого перовскита при t ≥ 600 °C, обусловленные изменениями структуры вблизи фазового перехода. Доля ионной составляющей в Bi4Ti1,3Fe1,7O11,15 достигает 0,35 при 700 °С.

(авторы: к.х.н.Пийр И.В., к.х.н.Королева М.С., асп.Краснов А.Г.)

В кристаллических структурах типа слоистого перовскита блочное строение и допирование атомами переходных элементов влияет на электрофизические свойства, в частности на температуру начала протекания релаксационных процессов (например, появления ионной проводимости). Изучено влияние замещения титана атомами железа на строение, термическую стабильность, фазовые переходы, электрические и транспортные свойства Bi4Ti3-xFexO12-δ со структурой слоистого перовскита (B2cb, 0 ≤ х ≤ 0,5 , число слоев в перовскитоподобном блоке m = 3; Fmm2, 0,6 ≤ х ≤ 1,7, m = 4). На графиках показано понижение структуры перовскита с повышением температуры. Наличие фазового перехода объясняет появление ионной проводимости при t ≥ 600 °C. Для Bi4Ti1,3Fe1,7O11,15 доля ионной проводимости составляет 0,35 при 700 °С.

4. Подготовлены исходные данные для разработки Комплексного проекта высокотехнологичной переработки природного сырья месторождений Республики Коми: титанового (Ярега), доломитового (Чинья-Ворык, Воркута, др.), каменной соли (Серегово). Разработка и выбор технологических схем обогащения и первичной переработки указанных видов сырья позволили предложить оригинальные схемы комплексного использования ряда продуктов переработки с получением новых видов продукции. Особое внимание уделено использованию отходов обогатительных и перерабатывающих производств, с целью как расширения номенклатуры выпускаемой продукции, так и для уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду. (д.х.н.Рябков Ю.И., к.г.-м.н.Назарова Л.Ю.)

5. В результате разработки научных основ получения эпоксиполимерных матриц, обладающих повышенной термостойкостью с использованием новых эффективных катализаторов окисления на основе терпенофенолов (исполнители к.х.н.Ситников П.А., к.х.н. Белых А.Г., Васенева И.Н.) разработаны эпоксидные композиции, которые используются в качестве связующего для армированных пластиков (стекло-, базальто- и углепластитки). Эпоксидная композиция горячего отверждения для изготовления армированных пластиков включает в себя эпоксидный олигомер, отвердитель, катализатор реакции полимеризации - 2,4,6,-трис(диметиламинометил)фенол и терпенофенольный стабилизатор. В качестве олигомера она содержит смолы марок ЭД-20, ЭХД и др., а в качестве стабилизатора содержит терпенофенольное соединение 4,6-диизоборнил-1,3-дигидроксибензол (ТР), либо 2,6-диизоборнил-4-метилфенол (ТФ), либо 4-диметиламинометил-6-метил-2-изоборнилфенол (1-ТАФ), либо 4-диметиламинометил-2,6-диизоборнилфенол (2-ТАФ), сочетающие структуры классов терпенов, аминов и фенолов. Стабилизатор 2,6-диизоборнил-4-метилфенол (ТФ) показывает наименьшее снижение прочности при термическом старении – 3%, что говорит об эффективности его использования в эпоксидных системах. Аминотерпенофенольные стабилизаторы 1-ТАФ и 2-ТАФ также позволяют повысить устойчивость полимера к термическому старению: прочность при выдержке при температуре 130оС понизилась на 15 %.

6. В результате исследования физико-химических закономерностей процессов, протекающих при получении полимерных КМ на основе эпоксиполимерной матрицы и органо-неорганических композиций целлюлозы с нанодисперсными оксидами алюминия, кремния, титана (к.х.н.Ситников П.А., к.х.н. Белых А.Г., Васенева И.Н.) впервые изучены процессы, протекающие при полимеризации эпоксидного олигомера в присутствии модифицированных полисахаридов с привитыми функциональными группами (карбоксиметильными, этильными, гидроксиэтильными, альдегидными, аминными, тиольными и тозилатными). Установлены условия синтеза композиционного материала. Введение производных целлюлозы позволяет повысить теплостойкость материала на 15-20оС и прочностные характеристики на 30%. Наиболее высокие результаты эксплуатационных характеристик наблюдаются у образцов с низким содержанием производных целлюлозы (1 масс.%).

ПУБЛИКАЦИИ ЗА 2015 ГОД (pdf)