Формирование новых функциональных микросферических и композитных материалов с заданными свойствами (промежуточный за 2019 год)

В условиях однородного растяжения расплава получены модели расширенного кварцевого стекла с гелиевой проницаемостью на один - два порядка выше, чем обычное кварцевое стекло. Однородное расширение кварцевого стекла происходит до плотности 1,9 г/см³. Процесс диффузии гелия носит активационный характер, что предполагает сохранение высоких значений селективности. Впервые получены микросферические Zr-содержащие сорбенты со структурой «ядро - оболочка» в виде композиций микросфер системы SiO₂ - Al₂O₃ с нанесенными цирконосиликатами - илерит и гейдоннеит, - которые позволяют проводить сорбционное извлечение Cs⁺ и Sr²⁺ из растворов с KD порядка 104 - 105 мл/г. Совместное присутствие Cs⁺ и Sr²⁺ в растворе ведет к снижению величины сорбции обоих катионов на илеритсодержащей композиции, но не оказывает влияния на сорбционную способность гейдоннеитсодержащего сорбента. Впервые получены фракции магнитных микросфер (ферросфер) системы FeO - SiO₂ - Al₂O₃ c dср - 1, 2, 3 и 7 мкм. Ферросферы блочного типа формируются в процессе термохимического превращения внутренних дисперсных частиц сидерита и их коалесценции с дисперсными продуктами превращения анортита и кварца с образованием низкотемпературной эвтектики, с последующим ее окислением до феррошпинели и гематита. Быстрое охлаждение дисперсных ферросфер приводит к стабилизации метастабильной фазы ε-Fe₂O₃.Для композитного материала на основе тонкодисперсной фракции микросфер системы CaO - SiO₂ - Al₂O₃ установлена оптимальная концентрация 0,3% суперпластификатора Melflux 5581F, при которой обеспечивается прочность на сжатие 45, 60 и 78 МПа при сроках твердения 3, 28 и 80 суток соответственно. Достигнутая прочность превосходит прочность образцов на основе цемента ПЦ 42.5 Н без суперпластификатора. Разработана методика, учитывающая модификацию кривых атомного рассеяния и перераспределение электронной плотности вследствие образования межатомных связей и неподелённых электронных пар в кристаллах. Новые энергосберегающие реакции получение чистого железа сопряжены с более низкими затратами тепловой энергии по сравнению с традиционными способами - 7500 и 11000 кДж/кг соответственно. Разработаны оптимальные составы смазочных композиций для станков и механизмов аэрокосмической отрасли, позволяющие минимизировать износ пар трения. Наибольший положительный результат получен при использовании в составе смазки наноалмазов детонационного синтеза с размерами агрегатов до 200 нм и одностенных нанотрубок. Изучение влияние анодной и катодной поляризации на свойства композиционных материалов для электрохимических систем на примерах электросинтеза Н₂О₂ из О₂ и непрямого окисления органических субстратов показало, что варьируя количество пропущенного электричества, можно модифицировать поверхностные свойства углеродсодержащих композиционных материалов, и др.