Теоретические и экспериментальные исследование керамических материалов и покрытий, обладающих заданными физико-механическими и электрофизическими свойствами, в том числе получаемых окислительным конструированием тонкостенной керамики.

Исследованы особенности образования керамик на основе соединений переходных металлов в зависимости от состава углеродсодержащих газовых смесей, а также гетероструктур на их основе. Разработана методика термического получения монокристаллических вискеров на основе оксида титана D 40 - 200 нм и L до 10 мкм на ВТ-20 путем спекания поверхностных оксидов K₂O и TiO₂. Исследовано влияние Sуд. (90 - 300 м²/г), окристаллизованности и размеров частиц бемитов на ротационную вязкость их водных суспензий при pH = 1 - 7. Показано, что легирование прозрачной керамики ИАГ:Nd добавками Sc₂O₃ приводит к увеличению микротвердости материала с 16,8 до 18,5 ГПа. Для проведения натурных испытаний разработанной керамической натрийпроницаемой мембраны нового поколения на основе β- Al₂O₃, модифицированного частицами t-ZrO₂, в натрий-натриевой электрохимической ячейке в условиях ускоренных ресурсных испытаний проведены исследования материалов для создания узла герметизации α-Al₂O₃ - стекло - β-Al₂O₃. На основе соединения икосаэдров бора с фрагментами диборана B₂H₆ или новыми звеньями (B2+1)x теоретически сконструированы политипические семейства новых форм бора. Разработаны основы золь-гель-технологии синтеза порошков сложного стехиометрического состава, таких как муллит (3Al₂O₃₂SiO₂), кордиерит (2MgO₂Al₂O₃₅SiO₂), форстерит (2MgOSiO₂), алюмомагнезиальная шпинель, соединения со структурой перовскита (LaCrO₃ состава La₁₋ₓAₓByO₃, легированного в А- и B-позициях). Исследовано изменение микроструктуры гибридных сверхтвердых композиционных материалов в системе BN - C на границах зерно - связка и зерно - зерно, а также определены модуль упругости и микротвердость различных составов указанного материала. Сконструированы топливные ячейки на основе двухслойных электролитов YSZ, GDC и δ-Bi₂O₃ - 0,2 мас. % B₂O₃ с жидкими границами зерен. Измерены их вольт-амперные характеристики. Оптимизирована толщина защитных слоев YSZ и GDC, при которой удельная мощность топливной ячейки может достигать значения 1 Вт•см⁻² при 750°С. На основе оксидов меди и ванадия созданы концептуально новые диффузионно-барботажные мембраны с рекордной кислородной селективностью O₂/N₂ > 10⁴, которые могут быть использованы в сепараторах воздуха для производства особо чистого кислорода (> 99,999%). Разработан эффективный мезопористый катализатор NiCoM-Gd₀,₁Ti₀,₁Zr₀,₁Ce₀,₇O₂ с триметаллическим активным компонентом, который может применяться в реакциях углекислотной конверсии и парциального окисления метана. Предложен способ синтеза наноструктурированных композитных порошков на основе графена и оксидов алюминия и циркония для функциональной керамики широкого спектра применения. Объекты исследования: композиты на основе SiC, Si₃N₄/SiC, оксонитриды Al-O-N, (Mo₀,₅W₀,₅)Si₂ + Al₂O₃(АЛЮМОКС), 3D-нанокомпозиты на основе опаловых матриц (ОМ). Цель: разработка способов получения керамических материалов на основе SiC, Si₃N₄, ALON, MoSi₂, упорядоченных 3D-нанокомпозитов на основе ОМ. Изучена специфика жидкофазного спекания композитов SiC (добавка Y₂O₃ + Al₂O₃) и Si₃N₄/SiC (3 - 50 мас. %) в зависимости от дисперсности и морфологии исходных порошков, и установлено, что при жидкофазном взаимодействии эвтектической добавки алюминатов кальция (Тпл. = 1600°C) с Si₃N₄ образуется межзеренная фаза Ca-sialon. Исследовано формирование AlN (и AlON) в смесях порошков металл - диэлектрик в условиях микроволнового разряда сверхмощного гиротрона. Дилатометрическим методом определены условия спекания керамики (Mo₀,₅W₀,₅)Si₂ + Al₂O₃ (содержание алюмоксана 1, 3 и 5 мас. %) в композите, и установлены температуры начала спекания и величины относительной усадки образцов (до 1700°С). Разработаны способы синтеза 3D-ОМ, легированных РЗЭ-аэрогелями на основе SiO₂, в сверхкритическом изопропаноле.