Структура и особенности проводимости металлов, оксидов с перовскитной структурой, твердых и расплавленных электролитов

Проведены in situ измерения температурных зависимостей электросопротивления и коэффициента теплового расширения (КТР) Ni, Fe и никелида титана в интервале от 300 до ~ 900 К. Исследования образцов одновременно в одних и тех же условиях позволили выполнить корреляционный анализ связи этих свойств. Исследованы температурные зависимости электросопротивления ВТСП-керамик на основе YBa2Cu3O7-y, полученных с добавлением различного количества нанопорошка того же состава. Исследованы зависимости электропроводности электролитов от НЭП с применением метода высокотемпературных - высоковольтных измерений физико-химических свойств и определения их изменения после завершения ВИР (эффект «памяти»). Установлены зависимости электропроводности расплавленных электролитов от НЭП и особенности их активации под действием ВИР постактивационной релаксации. Показана возможность направленного изменения физико-химических свойств ионных расплавов. Корреляционный анализ показал, что в никелиде титана, сплава с памятью формы, электросопротивление линейно связано с термической деформацией. Разработан новый и эффективный метод разделения фононного и магнитного вкладов в общее электросопротивление металлов группы железа, что позволило рассчитать энергию s-d-обменного взаимодействия в этих металлах, показана возможность количественных оценок магнитных характеристик наноструктурированных материалов, что расширяет перспективу их практического применения. Накоплены данные о температурных зависимостях электросопротивления и КТР сплавов с высоким статическим беспорядком в интервале температуры от 300 до ~ 900 К. В результате одновременных измерений этих свойств для одних тех же образцов в одних и тех же условиях выполнен корреляционный анализ связи этих свойств. Эти исследования необходимы для установления природы аномалий температурной зависимости электросопротивления проводников с высоким статическим беспорядком. Показано, что при статическом беспорядке роль ангармонизма колебаний не столь однозначна как для относительно чистых металлов и сплавов представляющих собой твердые растворы, механические смеси и химические соединения. Особенности формирования температурных зависимостей электросопротивления для этих объектов, возможно, связаны с конкуренцией механизмов, связанных с эффектами увеличения амплитуды и снижением разупорядочения в них, при повышении температуры. Разработана технология получения наноструктурированной керамики YBa2Cu3O7-y со свойствами, отличающимися от свойств микрокристаллической керамики, получаемой по обычной технологии. Проблема решалась путем варьирования количеством «топлива» при сжигании нитрат - органических прекурсоров и термообработки получаемых порошков. Показано, что в результате наноструктурирования, можно получить оптимально насыщенную кислородом керамику с необходимой дисперсностью и плотностью, без связующих добавок, в один этап спекания. Показано, что в ВТСП- керамике на основе YBa2Cu3O7-y, полученной с добавлением 20% нанопорошка того же состава, обеспечиваются почти стопроцентная доля сверхпроводящей фазы с оптимальным количеством кислорода и однородное распределение элементов. Изменяя долю добавки нанопорошка, можно изменять не только абсолютные значения электросопротивления, но и его температурную зависимость. Установлены закономерности зависимости электропроводности электролитов AlCl3-MCl (M = Li, Na, K,Rb), хLnCl3-(1-х)MCl (Ln = La, Ce, Pr, Nd и M = Na, K), CeCl3, CeCl3, CeCl3(0,2) – KCl(0,8), CeCl3-KCl(2:8), CeCl3-KCl-NaCl, CeCl3(0,2)-KCl(0,8), 0,8CeCl3-0,2KCl, CeCl3-KCl-NaCl (1:1:1) суперионных проводников CuJ, CuBr, CuCl, RbAg4J5, KAg4J5, KCu4J5 в твердом и расплавленном состояниях от напряженности электрического поля, изучены особенности их активации в результате воздействия на них высоковольтными микросекундными импульсами и динамики их релаксации в неравновесном состоянии. Закономерности ВИР-активации, кинетики постактивационной релаксации расплавленных электролитов могут служить важным вкладом в дальнейшее развитие теории строения ионных жидкостей для увеличения энергоэффективности электролиза. Использование активированных ВИР расплавленных электролитов может значительно улучшить, реакционную способность и т.д. Закономерности активации высоковольтным импульсным разрядом, кинетики постактивационной релаксации твердых и расплавленных суперионных проводников могут служить важным вкладом в дальнейшее развитие теории строения твердых электролитов и ионных жидкостей, для увеличения энергоэффективности электролиза, эффективности химических источников тока, в активации твердых электролитов при их старении и т.д. Проведенные исследования показывают возможность направленного изменения физико-химических свойств твердых электролитов и их ионных расплавов. Использование активированных твердых и расплавленных суперионных проводников может значительно улучшить их реакционную способность. Получена база данных: температурных зависимостей электросопротивлений и тепловых расширений Ni, Fe и никелида титана, а также характеристических электросопротивлений этих материалов. Создана база данных по температурным зависимостям электросопротивления и КТР сплавов с высоким статическим беспорядком в интервале температуры от 300 до ~ 900 К. Выполнен корреляционный анализ связи этих свойств. Изготовлены образцы нанопорошков и наноструктурированной ВТСП-керамики на основе YBa2Cu3O7-y различной плотности. Получена база данных для этих материалов по морфологии, атомной структуре, фазовому составу и свойствам: плотности, проводимости и др. Определена перспектива изготовления компонентов и изделий из этих материалов с заданными характеристиками для электроники и электроэнергетики. Получена база данных значений предельных электропроводимостей расплавов AlCl3-MCl (M = Li, Na, K,Rb), хLnCl3-(1-х)MCl (Ln = La, Ce, Pr, Nd и M = Na, K) необходимые для получения алюминия и значений предельных электропроводимостей расплавов и редкоземельных металлов цериевой подгруппы CeCl3, CeCl3, CeCl3(0,2) –KCl(0,8), CeCl3-KCl(2:8), CeCl3-KCl-NaCl, CeCl3(0,2)-KCl(0,8), 0,8CeCl3-0,2KCl, CeCl3-KCl-NaCl (1:1:1) необходимые для получения редкоземельных металлов цериевой подгруппы. Результаты используются в учебном процессе. На основе этих данных разрабатываются спецкурсы и методические пособия. Получены два патента на "Способ получения однофазного нанопорошка феррита висмута" и "Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики", подана заявка на получение патента "Способ получения нанопорошка феррита висмута".