Структурная макрокинетика высокотемпературных процессов, имеющих важное значение для создания перспективных технологий и материалов

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование методами общей и структурной макрокинетики механизмов высокотемпературных физико-химических процессов, имеющих ключевое значение для создания перспективных технологий и материалов. Отличительной особенностью структурно-макрокинетического подхода является комплексный анализ физико-химических превращений на всех структурных уровнях – от атомного до макроскопического – в их взаимосвязи. Это предполагает создание новых и развитие существующих методов теоретического моделирования и экспериментальной диагностики сложных процессов, которые охватывают: (1) кинетику элементарных актов физико-химических превращений в газах, расплавах и твердых телах на атомно-молекулярном уровне; (2) макрокинетику коллективных процессов диффузии, конвекции, рекристаллизации, кондуктивного и конвективного теплопереноса; (3) структурную макрокинетику фазовых переходов, эволюции кристаллической структуры реагирующей среды и формирования структуры продуктов реакции. В рамках данного подхода ставится цель – получить новые фундаментальные знания о процессах безгазового, фильтрационного и газопламенного горения («твердое пламя», гибридные системы «твердое-газ», системы «золь-гель» на основе водных растворов, реакционные газовые смеси), процессах реакционного механического сплавления и механосинтеза. Эти знания найдут применение при создании технологий синтеза новых материалов, управления горением в различных устройствах в области энергетики, транспорта, аэрокосмической техники, для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности различных производств. На 2022 год были запланированы следующие конкретные задачи: 1. Исследовать механизмы распространения волн горения в многослойных наносистемах термитного типа. 2. Исследовать закономерности горения порошковых и гранулированных смесей Ti+C+xNi, Ti+C+xCu при варьировании как размеров частиц титана, так и размеров гранул при различном содержании металлической связки в смеси. 3. Исследовать влияние режимов предварительной дегазации прессованных таблеток из исходных порошков металлов на последующее воспламенение и параметры процесса их горения в азоте и воздухе; 4. Исследовать влияние теплопотерь и примесных газов на неустойчивое распространение горения слоя порошка металла в условиях естественной фильтрации газа. 5. Экспериментально установить и теоретически обосновать новые фундаментальные закономерности практически важных процессов горения водорода, синтез-газа и углеводородов; 6. На основе дифракционных исследований в режиме реального времени установить механизмы процессов синтеза функциональных неорганических материалов, исследовать химические реакции в гетерогенных конденсированных средах и получить in situ информацию о кристаллической структуре, фазовом составе и агрегатном состоянии веществ непосредственно в момент их возникновения.