Научные основы создания новых материалов с заданными свойствами и функциями, в том числе высокочистых и наноматериалов

Установлена корреляция между характером изменения термоэлектрических свойств и кристаллическим строением тройных слоистых полупроводниковых соединений типа AIVBVI-AVBVI. Определен структурный код, позволяющий идентифицировать слойность и прогнозировать структуру тройных соединений. Рассмотрены возможности оптимизации механических свойств поликристаллических термоэлектрических материалов путем варьирования температуры Таммана на примере теллурида германия, легированного атомами редкоземельных металлов. Разработаны технологические регламенты на составы и условия получения нанокристаллических материалов на основе твердых растворов халькогенидов висмута и сурьмы для для р- и п-ветвей микроохладителей с повышенными термоэлектрической эффективностью и механической прочностью. Для получения гранул впервые применен метод сверхбыстрой закалки расплава в жидкости. Разработаны условия получения гранул, их измельчения и режимы экструзии указанных выше материалов. Определены условия формирования фазы «фононное стекло-электронный кристалл» (ФСЭК) в термоэлектрических материалах на основе халькогенидов и объяснены их повышенные термоэлектрические свойства. На примере селенида меди (Cu2-xSe) исследовано влияние суперионной проводимости на формирование фазы ФСЭК в термоэлектрических материалах. Обнаружена возможность использования термоэлектрических материалов типа ФСЭК семейства [(Ge, Sn, Pb)Te]m [(Bi, Sb)2(Te, Se)3]n (m, n= 0, 1, 2…) для получения магнитных полей в контурах короткозамкнутых термопар. Рассмотрены перспективы использования термоэлектрических материалов типа ФСЭК для рекуперации энергии на транспорте. Проведено прогнозирование новых соединений состава AII2BIIIB’VO6 со структурой типа перовскита и пирохлора и предсказан тип искажения их перовскитоподобной ячейки. При прогнозировании использовались только значения свойств химических элементов. Точность прогнозов типа искажения перовскитоподобной ячейки была не ниже 74%. Расчеты проведены с применением информационно-аналитической системы, основанной на методах машинного обучения. Получен ряд результатов фундаментального характера, которые будут использованы при разработке новых высокочистых функциональных неорганических материалов, в том числе водородопроницаемых сплавов, мембранных катализаторов, постоянных магнитов, рабочих тел магнитных рефрижераторов. Получены постоянные магниты на основе системы Pr-Nd-Tb Fe-B, изучены их свойства, оценена термическая стабильность. Созданы высокопроизводительные композитные мембраны, состоящие из профилированной пленки сплава Pd-6мас.%Ru. Разработан способ герметизации таких мембран с конструкционными материалами. С целью уплотнения структуры MgB2 слоев в лентах проведена оптимизация режимов плазменного ударно-волнового воздействия. Установлен эффект резкого возрастания электропроводности веществ со слоистой структурой (MoS2 и графита) в пленочном состоянии в результате проникновения в поверхностные слои непрерывно инжектируемых низкоэнергетических протонов. Разработана оптимальная технология получения беспористых заготовок молибдена, чистотой 99,99 масс.%. Получено существенное снижение анизотропии свойств в плоскости листов при прокатке в геликоидальных валках и раскатке рифленой заготовки в гладких валках. Установлено, что существенным ограничением упрочнения при знакопеременной холодной деформации являются условия захвата полосы в роликоправильной машине, увеличение перекрытия роликов позволяет интенсифицировать упрочнение металлических листов. Разработаны и изготовлены образцы высокоборированного дисперсного боралюминия системы Al - В2О3 для защитных экранов от нейтронного облучения. Разработаны новые дисперсионно-стареющие магнитотвердые сплавы системы железо-хром-кобальт с повышенной коэрцитивной силой (на 18-20%) по сравнению со сплавом ЮНДК24. Получены заготовки из сплава с памятью формы системы титан-никель с различным содержанием гафния, обладающие температурой конца обратного мартенситного превращения 125-155 °С.