Отчет о научно-исследовательской работе «Неорганический синтез и исследование керамических и органо-неорганических композиционных материалов и покрытий»

Объектами исследования являются: (1) нанодисперсные оксиды железа (II, III) и диоксида титана, получаемые методами химического осаждения из водных растворов солей, а также впервые золь-гель синтезом из алкоксида титана в микрореакторе со сталкивающимися струями при интенсивном микросмешении; получаемые на их основе суспензии в неполярных растворителях, как прекурсоры электронных чернил для электрофоретических экранов; (2) электродные бесплатиновые каталитические материалы на основе биметаллические наночастиц, а также гибридные протонопроводящие мембраны, как альтернатива дорогостоящим коммерческим мембранам нафион, для твердополимерных водородно-воздушных топливных элементов (ТПВВ ТЭ) и суперконденсаторов, обладающих псведоемкостью, – псевдоконденсаторов (ПК) с улучшенными емкостными характеристиками; а также нанодисперсные материалы на основе твердых растворов сложных оксидов в системах ZrO2–Y2O3–CeO2, ZrO2–Yb2O3, ZrO2–Y2O3 и ZrO2–CeO2, получаемые методами химического осаждения из водных растворов солей, являющиеся прекурсорами: (3) наноструктурированной биокерамики, и (4) электропроводящей керамики на основе оксидных систем (СeO2)1-x(Sm2O3)x (x = 0,02; 0,05; 0,10; 0,20) для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), эффективно работающих в среднем температурном диапазоне (4), а также новых защитных диэлектрических золь-гель, органосиликатных и лакокрасочных покрытий для различных применений, в т.ч. для эксплуатации в экстремальных условиях (высокая температура, обледенение, постоянный контакт с морской водой в условиях Заполярья (Белое море, Россия) и тропиков (Южно-Китайское море, Вьетнам). В процессе исследования решаются задачи совершенствования и оптимизации исходных составов реагентов, используемых для синтеза вышеуказанных объектов, оптимизации условий проведения технологических процессов. Традиционно, на основании комплекса взаимодополняющих методов исследования устанавливаются корреляционные связи «условия синтеза – состав – структура – свойства», чтобы обеспечить направленный, контролируемый синтез материалов и покрытий с заданными прорывными и воспроизводимыми свойствами, оптимизировать технологические процессы. При выполнении НИР использован целый ряд современных физико-химических методов анализа структуры, фазового состава, состояния поверхности, морфологических и текстурных особенностей дисперсных оксидных и керамических материалов на их основе, изучены специальные эксплуатационных характеристики, в т.ч. электрофизические, физико-механические, биологические и другие характеристики разработанных материалов и покрытий. Отчет состоит из “Введения”, “Основной части”, “Заключения”, “Списка цитируемых источников” и 2-х Приложений – “Cписка научных трудов, опубликованных по результатам НИР в 2020 году” и “Cписка научных мероприятий (семинаров, конференций, форумов), на которых были представлены результаты исследований по НИР”. Основная часть в соответствии с тематическим планом ИХС РАН состоит из 5 разделов и включает результаты исследований научных нескольких научных групп – Лаборатории неорганического синтеза (ЛНС), Лаборатории интенсификации процессов синтеза оксидных материалов (ЛИПСОМ) и сотрудников Лаборатории исследования наноструктур (ЛИН) и Лаборатории химических проблем энергетики.