Полифункциональные сверхлегкие высокопористые материалы на основе оксида германия

Основной задачей проекта является создание научных основ направленного синтеза новых полифункциональных материалов на основе GeO2-аэрогелей и исследование их физико-химических характеристик. Решение поставленной задачи позволит выработать общие принципы прогнозирования функциональных свойств аэрогелей на основе GeO2 в зависимости от ключевых параметров получения. Комплекс присущих нанодисперсному оксиду германия физико-химических свойств обуславливает широкий диапазон возможных практических применений этого материала, что определяет высокую актуальность решаемых в проекте задач. Устойчивый рост числа публикаций по данной тематике свидетельствует о значительном интересе, проявляемом исследователями и представителями промышленности к созданию и применению аэрогелей в высокотехнологичных отраслях. Научная значимость поставленной задачи обусловлена необходимостью развития фундаментальных представлений о физико-химических процессах, протекающих при гелеобразовании в германийсодержащих растворах. Впервые будет проведено комплексное масштабное целенаправленное исследование границ существования GeO2-гелей и их устойчивости в зависимости от условий синтеза, а также разработан подход к получению аэрогелей с заданной микроструктурой, основанный на использовании лиогелей с разной предысторией и различных растворителей. Достижение цели проекта подразумевает решение ряда задач, имеющих самостоятельное практическое и фундаментальное значение. В рамках проекта впервые в мире будут получены механически стойкие монолитные аэрогели на основе оксида германия. Научная новизна исследований определяется созданием принципиально новых методов получения GeO2-аэрогелей, а также комплексным анализом их оптических, люминесцентных, электрохимических и каталитических свойств в зависимости от морфологических и текстурных характеристик. Достижимость успешного решения поставленной задачи и получения запланированных результатов обусловлена следующими факторами. Авторы предлагаемого проекта имеют многолетний экспериментальный опыт в области синтеза нанокристаллических оксидных материалов с использованием подходов «мягкой химии», в т.ч. получения высокопористых аэрогелей и ксерогелей, а также значительный опыт исследования физико-химических характеристик этих материалов с использованием взаимодополняющих современных методов анализа. У коллектива авторов имеется все необходимое оборудование для синтеза объектов исследования, и обширный экспериментальный задел, свидетельствующий о возможности получения GeO2-аэрогелей, в том числе с функционализированной поверхностью. Решение запланированных в проекте задач внесет существенный вклад в развитие одной из наиболее актуальных междисциплинарных областей современной науки о материалах, связанной с созданием сверхлегких полифункциональных материалов.