Наноструктурированные материалы и покрытия для электроники, фотоники, альтернативной энергетики и защиты материалов

Объект исследования - наноструктурированные композиционные материалы. Цель исследования - разработка новых композитных наноструктурированных покрытий для электроники, фотоники, биомедицины, альтернативной энергетики и защиты материалов на основе низкоразмерных объектов различного состава и структуры (диэлектрические, металлические, наноуглеродные материалы, молекулярные кластеры), изучение структурных, биохимических и электрофизических свойств, изучение квантово-размерных эффектов, а также разработка методов управления электрофизическими параметрами наноструктурированных покрытий для радиоэлектронных устройств нового поколения. Разработаны и исследованы электропроводящие композиции на основе фтор-кремнийорганических связующих для формирования покрытий на радиопоглощающих конструкциях пониженной плотности для использования в приборостроении при разработке конструкций для защиты от воздействий электромагнитных излучений, а также в стелс-технологиях. Проведено исследование микротвердости и износостойкости металлических стекол сложного состава, которые применяются в микромеханических системах (MEMS). Износостойкость металлических стекол на наномасштабном уровне исследовалась с использованием методов зондовой микроскопии. Исследованы микротвердости на субмикронном масштабе типичных металлических стекол Ti₄₃Zr₁₀Cu₃₆Ni₉Sn₂, Zr₆₂,₅Cu₂₂,₅Fe₅Al₁₀, Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀. Показано, что при низкой нагрузке устойчивость к механической деформации определяется твердостью поверхностных окислов, далее при локальной нагрузке около 1 μN окисная пленка разрушается и при более высокой механической нагрузке устойчивость к деформации определяется твердостью сплавов. Проведено предварительное исследование материалов, которые могут применяться в качестве активных элементов в электронных и акустоэлектронных датчиках при регистрации различных химических веществ, а также физических воздействий. Разработаны нанокомпозитные материалы на основе полиэтиленовой матрицы с инкорпорированными металлическими наночастицами меди (Cu) и полупроводниковыми (CeO₂) наночастицами. Показано, что в зависимости от концентрации наночастиц в матрице сопротивление полученного композитного материала может меняться в достаточно широких пределах, при этом может меняться и физический характер проводимости композита - от прыжкового до туннельного. Такие материалы с управляемыми электрофизическими характеристиками являются достаточно перспективными для использования в сенсорных устройствах, основанных на измерении проводимости. Для создания управляемых туннельных наноструктур разработана методика получения сегнетоэлектрических упорядоченных мономолекулярных пленок из молекул триглицинсульфата (ТГС) на основе технологии Ленгмюра-Блоджетт. Показано, что ТГС-пленки обладают сегнетоэлектрическими свойствами, с сегнетомодулем порядка 2 - 4•10⁻⁵ Кл/м². Сегнетоэлектрические пленки могут эффективно использоваться в управляемых зарядочувствительных наносенсорах. Проведено исследование трехкомпонентных систем Ni-Cr-C, полученных методом спекания порошковой смеси при 1200 - 1300°С и быстрым ее охлаждении, при повышенной до 5% концентрации графитовой составляющей. Отличие полученных многофазных образцов в том, что в них Cr₃C₂ фаза представляет собой вискеры с поперечным диаметром 1 - 10 мкм, с высоким значением микротвердости (до 2400 HV). Предложен механизм их образования за счет диффузии углерода через размягченную частицу Ni в Cr-частицу. Использование специфических особенностей наноматериалов позволит создавать «умные» адаптационные покрытия с заданными и управляемыми свойствами, которые могут меняться под воздействием параметров внешней среды (в частности, температуры, давления, внешних электромагнитных и акустических полей). На основе результатов, полученных в работе, можно создавать новые генеративные и прорывные технологии, а также различные радиоэлектронные устройства нового поколения, работающие на новых физических принципах.