Функциональные материалы, наноматериалы и технологии по теме: Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности (промежуточный)

В отчетном 2021 году продолжены исследования взаимодействия сплавов и интерметаллических соединений переходных, редкоземельных металлов и магния с водородом. Установлено, что частичное замещение атомов самария в Sm2Fe17 атомами тяжелых РЗМ состава Sm1.8Er0.2Fe17 и Sm1.2Er0.8Fe17 приводит к небольшому снижению водородоабсорбционной способности замещенных соединений по сравнению с Sm2Fe17, но при этом оказывает колоссальное влияние на основные магнитные свойства, увеличивая температуру Кюри и магнитную анизотропию. Исследована реакция водорода с интерметаллическим соединением Ti0.9Zr0.1Mn1.4V0.5 в области температур от 323 до 373 К при давлении водорода до 50 атм. Получены зависимости P = f(C), ΔHабс(ΔHдес) = f(C). Характерной особенностью этой системы является наличие гистерезиса давления и энтальпии, которые изменяются с концентрацией абсорбированного (десорбированного) водорода. Проведено моделирование и исследование водородсорбционных свойств многокомпонентных металлических сплавов, кристаллизующихся в гексагональном и кубическом типах фаз Лавеса на основе титана и циркония, и проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных для оценки корректности работы модели прогноза. Исследовано влияние предварительной механической активации гидрида магния на процесс генерирования водорода при окислении водой и водными солевыми растворами. Показано, что максимальная скорость реакции в присутствии бромида аммония достигает 1700 мл/мин на 1 г гидрида магния. Исследовано влияние долговременной выдержки в атмосфере водорода на физико-механические и газотранспортные свойства композитных мембран на основе полиэтилена и сополиэфиримида Siltem с металлогидридным дисперсным наполнителем. Установлено, что знакопеременное изменение объема металлических включений при образовании и разложении гидридной фазы в процессе водородной обработки вызывает формирование дефектов на межфазной границе матрица/наполнитель и снижение адгезии. Изучены структурные и люминесцентные свойства KTb(MoO4)2, полученного твердофазным, гидротермальным и методом Чохральского при различных условиях нагрева и охлаждения исходных и конечных продуктов. Измерены магнитные и электропровододящие свойства на монокристаллах этого вещества и подтверждена возможность миграции K+ внутри каналов структуры. Выявлено влияния двух- и трехвалентных катионов РЗМ на формирование сегнето- и антисегнетоэлектрических свойств гетерометаллических фосфатов и ванадатов со структурой β-Ca3(PO4)2. Изучены люминесцентные свойства в центросимметричных и нецентросимметричных фосфатах Ca9R(PO4)7 (R=Ho, Tb), Ca9.5-1.5xMgEux(PO4)7 и Ca9-xZnxLa(PO4)7:Ho3+. Исследована температурная зависимость интенсивности люминесценции для Ca9.5-1.5xMgEux(PO4)7 и определен квантовый ее выход, достигающий 63%. Показано, что Ho(3+) -содержащие фосфаты являются перспективными материалами для новых люминофоров в ближней ИК области при создании биосовместимых наполнителей костной ткани. Исследовано влияние глубины окисления графитовой матрицы на микро- и мезопористую структуру терморасширенного графита (ТРГ) методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота. Изучено влияние температуры получения ТРГ на пористую структуру и газопроницаемость графитовой фольги, спрессованной из ТРГ. Показано, что графитовая фольга благодаря отсутствию смачивания является идеальным барьером для протечек алюминия и обладает хорошими барьерными свойствами для протечек криолита и диффузии натрия в алюминиевых электролизерах. Разработана методика синтеза и исследованы электрохимические свойства нанокомпозитного покрытия на основе полианилина и терморасширенного графита на подложке из анодированной графитовой фольги в апротонном литиевом электролите. Разработана методика количественного анализа компонентов реакционной смеси при синтезе 1,3-бис(3,4-дицианофенокси)бензола (ДБФ) методом ВЭЖХ в обращенно-фазовом режиме. Определены эффективные константы и энергии активации термоокисления фталонитрильных связующих для выявления возможностей долговременной эксплуатации углепластиков в деталях двигателей и самолётов. Синтезированы новые фталонитрильные мономеры и ароматические диамины, позволившие получить полимерные матрицы с повышенной термоокислительной стабильностью и уменьшить полный цикл отверждения с 48 часов при температурах до 380℃ до 60 минут при 240℃. Разработаны новые материалы на основе эпоксидных и минеральных связующих для огнезащиты металлических и железобетонных конструкций в условиях стандартного (целлюлозного), углеводородного и струйного горения, а также их защиты от криогенного воздействия в условиях имитирующих пролив СПГ. Проведены их ускоренные климатические испытания на воздействие к умеренному и холодному климату, определены физико-химические параметры (прочность на сжатие и изгиб, адгезия), выполнен комплекс лабораторных и натурных испытаний на огнестойкость металлоконструкций, защищенных с использованием разработанных материалов. Работы по исследованию методов синтеза и свойств комплексов металлов 4-6 и 10 групп привели к созданию новых каталитических систем пост-металлоценового типа для олиго-, со- и полимеризации неполярных олефинов и получению на них сверхвысокомолекулярного полиэтилена, двойных и тройных синтетических каучуков (эластомеров) и олигомеров для базовых моторных масел. По результатам проведенных работ опубликовано 43 статьи в журналах, рецензируемых в Web of Science и Scopus. Защищена одна диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук и десять выпускных квалификационных работ (6 специалистов и 4 магистра).