Физико-химические основы технологии новых функциональных материалов на основе углеродных наноструктур

В ходе выполнения исследований по теме предусматривается развитие физико-химических основ технологии углеродных наноструктур на основе детонационных наноалмазов, графена и оксида графена и композиционных материалов, использующих эти структуры в качестве составляющих элементов. Планируется разработка оптимальных методов, в том числе с использованием предварительных теоретических расчетов, формирования графена с совершенной кристаллической структурой на карбиде кремния, развитие физико-химических методов модификации поверхности углеродных наноструктур на основе детонационных наноалмазов, графена и оксида графена с целью придания этим структурам новых функциональных возможностей. Предполагается продолжить изучение поверхностных свойств углеродных наноструктур (детонационных алмазов и оксида графена) методом адсорбции инертных газов, экспериментально проверена эффективность новых подходов к синтезу и модификации поверхности углеродных наноструктур на основе детонационных наноалмазов, графена и оксида графена, а также эффективность разработанных новых методов в технологии композитов на основе углеродных наноструктур. Предусматривается экспериментально проверить и подтвердить эффективность разработанных новых технологических методов формирования пленок графена на различных подложках, в том числе на подложках карбида кремния, изготовить и изучить прототипы газового сенсора на основе графена. В результате планируемых исследований будут разработаны методы функционализации углеродных наноструктур, позволяющие управлять физико-химическими свойствами материала, изучены механизмы, влияющие на требуемое оптимальное сочетание теплопроводности и прочности. Планируется провести теоретические исследования для изучения влияния размерного фактора на физико-химические свойства структур при разном соотношении доли sp2/sp3 гибридизованных состояний атомов углерода. Будут развиты методы получения порошков детонационных наноалмазов с размером области когерентного рассеяния менее пяти нанометров и исследованы процессы формирования слоев оксида графена нанометровой толщины на различных подложках. Будет изучено влияние обработки структур при высоких статических давлениях и температурах на ансамбль точечных дефектов в микро- и нанокристаллических алмазах. Будут развиты процессы формирования композиционных углеродных наноструктур, позволяющие создавать материал с заданной величиной теплопроводности. Будет проведено сравнение электрофизических параметров плёнок графена, сформированных в разных технологических условиях на различных подложках. Будут разработаны новые технологические процессы получения структур на основе карбида кремния и исследовано влияние на фотолюминесценцию структурных дефектов и электрически активных центров.