Разработка физико-химических основ и методов получения материалов и покрытий на основе изучения поверхностных явлений и межфазных процессов в системах с наноразмерными объектами

Основным объектом исследования являются процессы и поверхностные явления в системах, содержащих наноразмерные элементы, роль таких элементов в обеспечении требуемых функциональных свойств и эксплуатационной стойкости материалов/покрытий. Цели работы состояли в разработке эффективного и точного метода оценки однородности, качественного и количественного состава поверхности конструкционных материалов; оценке роли дисперсионных сил в адгезии; выявлении сценариев диссипации энергии при трении; исследовании особенностей электрокинетических явлений в растворах с ионами разных размеров; исследовании факторов, влияющих на эксплуатационную стойкость многофункциональных поверхностей; исследовании механизмов зарядки и перезарядки супергидрофобных и супергидрофильных поверхностей. В работах использованы методы: теоретический анализ, численное моделирование методом молекулярной динамики, численные расчеты, в том числе с использованием суперкомпьютерных ресурсов и методов параллельного программирования, экспериментальные методы коллоидной химии и физикохимии поверхности: изучение статики и динамики смачивания, адгезии жидкой воды и льда к поверхности покрытий, изучение кинетики кристаллизации, методы физической, химической и физикохимической обработки поверхностей, методы исследования коррозии металлов, атомно-силовая и электронная микроскопия, методы механических испытаний материалов. Получены следующие основные результаты: предложен комплексный подход, сочетающий методы масс-спектрометрии, хроматографии, лазерной десорбции-ионизации для оценки и масс-спектрометрической визуализации однородности, качественного и количественного состава поверхности конструкционных материалов; разработан метод машинного обучения с применением нейронной сети для описания межфазных процессов при хроматографических исследованиях; разработаны эксплуатационно-стойкие супергидрофобные покрытия с противокоррозионными, противообледенительными свойствами и самоочисткой; развита теория трения с учетом наномасштабных эффектов; экспериментально исследована и теоретически объяснена деградация противообледенительных покрытий с жидкой пропиткой при циклических нагрузках. Область применения результатов – создание эксплуатационно-стойких противокоррозионных и противообледенительных покрытий на металлах.