Разработка физико-химических принципов создания функциональных материалов уникальных композиций, регулируемых свойств с улучшенными эксплуатационными характеристиками, направленных на внедрение новых ядерных технологий в развитии атомной отрасли. Этап 3.

Цель третьего этапа проекта заключалась в разработке методов синтеза и функциональной модификации дисперсных и керамических функциональных материалов регулируемого физико-химического состава и улучшенных эксплуатационных свойств, с учетом определения влияния термодинамических условий синтеза на физико-химические характеристики и функциональные свойства сырья, материалов и керамических изделий в виде селективных сорбентов, элементорганических полимеров в качестве модификаторов, твердотельных матриц для иммобилизации радионуклидов, ФГМ, твердых сплавов, неорганических сцинтилляторов, хемоактивных и ион-проводящих керамик, предназначенных для внедрения новых ядерных технологий для развития атомной отрасли. Разработаны оригинальные способы золь-гель (темплатного) синтеза сорбционных материалов композитного состава на основе смешанных ферроцианидов K-Ni И K-Zn с гидрофобизирующими свойствами, а также гидротермального синтеза высокодисперсных алюмосиликатов структуры фожазита, которые представляют собой селективные сорбенты для извлечения радионуклидов 137Cs и 90Sr из жидких сред. Исследованы физико-химические характеристики, сорбционные свойства и оптимизированы условия синтеза композитов с высокой эффективностью извлечения микро- и макроконцентраций изотопов цезия и стронция из морской воды. Синтезированы элементорганические полимеры и на их основе получены биомиметические пористые керамические материалы с использованием скелета морского ежа, в виде пористой керамики (биомиметического типа) состава CaSiO3. Оптимизированы физико-химические условия темплатного синтеза органилсилоксанов при обработке скелета морского ежа для контроля состава и структуры керамики. Разработаны способы твердофазного синтеза минералоподобных керамических материалов для иммобилизации 137Cs и 60Co по технологии реакционного искрового плазменного спекания с использованием в качестве сырья синтетического фожазита Na2Al2Si2.4O8.8·6.7H2O, аморфного СaSiO3 и KAlSi3O8. Оптимизированы физико-химические условия синтеза сырья и твердотельных матриц, содержащих радионуклиды, обеспечивающие формирование керамик состава поллуцита Cs0.72Na0.15(Al0.81Si2.19O6)(H2O)0.28, аморфного CaCoSi2O6 и стеклокерамики (K,Cs)AlSi3O8, с высокими характеристиками изделий, соответствующие требованиям стандартов, предъявляемых к отверждённым ВАО. Исследован способ формирования твердого сплава WC-(10масс.%Co), а также бинарного сплава 50ат.%Ti–50 ат.%Cu, путем комбинирования механоактивации и искрового плазменного спекания. Описаны физико-химические закономерности изменения динамики консолидации, размера, структуры, морфологии исходного сырья, а также их влияние на физико-механические характеристики сплавов. Определены механические характеристики, коррозионная устойчивость сплавов и показаны преимущества по сравнению со сталью 308, дюралюминия АА2024 и бронзового сплава CuA110Fe3Mn2. Впервые реализован способ получения ФГМ гетерогенного типа, состоящего из слоев металлов с различными КТЛР системы Cr-Ti-Fe-Ni-Co-Cu с применением технологии искрового плазменного спекания, включая изучение физико-химических и механических характеристик, с учетом фазовых состояний системы сплавов. Результаты исследования новые, отражают высокоэффективный способ получения ФГМ гетерогенного типа с высокой прочностью соединения слоев в объеме композита. Проведено исследование по разработке способа получения сцинтилляционной керамики на основе Lu3Al5O12 (Ce:LuAG), легированной Ce3+, по технологии искрового плазменного спекания. Изучены физико-химические закономерности, дана оценка эффективности сцинтилляционного эффекта в зависимости от концентрации допанта Ce3+. Установлены возможности предотвращения роста зерна при спекании Ce:LuAG, достижении характерного излучения для Ce3+ с максимумом около 510 нм в керамике при рентгеновском облучении, сохранения фотолюминисценции в пределах 92 % в интервале температур до 200 °C, увеличения радиолюминисценции в 3 раза (и в 7.8 раза, чем у монокристалла BGO), по сравнению с керамикой полученной вакуумным спеканием. Разработаны ион-проводящие керамики из порошков твердого электролита LATP со структурой NASICON по технологии искрового плазменного спекания. Показана возможность сокращения времени консолидации, снижения температуры спекания и достижения повышения значений плотности и ионной проводимости литий проводящей керамики LATP. Максимальная ионная проводимость (σtotal = 2.9×10-4 См/см и σbulk = 1.6×10-3 См/см) достигается для монофазных образцов LATP.