Фундаментальные физико-химические основы формирования органосиликатных и высокотемпературных стеклокерамических защитных покрытий и композиционных материалов широкого функционального назначения

1. Основной целью данного исследования является получение новых композиционных материалов и покрытий с заданными свойствами и функциями (оптическими, люминесцентными, электрическими, теплофизическими и биологически активными) на основе комплексного взаимодополняющего физико-химического описания многокомпонентных силикатных, боратных, алюминатных и фосфатных систем. В первую очередь, это - систематическое рассмотрение взаимосвязи «состав-структура-свойство» в широком температурном интервале в многокомпонентных исследуемых системах. Сочетания результатов изучения фазовых равновесий, теплофизических, термодинамических, электрических и спектральных свойств в указанных системах позволит разработать физико-химические основы получения современных композиционных материалов нового поколения с заданными функциональными свойствами. В рамках основной цели- создание защитных органосиликатных покрытий, устойчивых при высоких (800оС) и низких (-60оС) температурах, с высокими механическими характеристиками (твердость, пластичность, прочность на удар и на изгиб, адгезия и др.), обладающих высокой коррозионной стойкостью и стойкостью к биодеструкции. По результатам исследований будут разработаны превосходящих существующие аналоги защитные покрытия, пригодные для использования в суровых климатических условиях, перспективные для использования в машиностроении, авиации, для защиты плавсредств, эксплуатирующихся в пресной и морской среде. В рамках основной цели создание физико-химических основ технологии новых стеклокерамических материалов, модифицированных оксидами, для применения их в различных областях техники в воздушной среде при высоких температурах (1400С), а также получение жаростойких покрытий на основе субмикронных и наноразмерных карбидов, боридов и силицидов для защиты графитовых материалов от окисления при температуре до 2000 °С. 2. Целью исследования физико-химии и технологии ликвирующих щелочноборосиликатных стекол, легированных переходными металлами, и новых полифункциональнальных пористых и нанокомпозитных стекломатериалов на их основе, является установление закономерностей метастабильного фазового разделения в многокомпонентных оксидных стеклообразующих щелочноборосиликатных (ЩБС) системах, легированных оксидами переходных металлов, в зависимости от состава стекла и температурно-временного режима тепловой обработки и использование полученных знаний для научно-обоснованного синтеза новых пористых стекол и нанокомпозитных стекломатериалов с регулируемыми функциональными свойствами (такими, как сегнетоэлектрические, магнитные, спектрально-оптические, люминесцентные, биоактивные, фотокаталитические и др.), уникальность проявления которых обусловлена влиянием размерного эффекта, в сочетании с высокой термо- и химической устойчивостью, биологической стабильностью, механической прочностью. 3. Целью исследования стеклообразного состояния, ближнего и среднего порядков, структурных и фазовых превращений является изучение структуры стекол, структурных превращений, фазовых равновесий и превращений, фазовых диаграмм, кинетики фазовых и структурных превращений, получение фундаментальных характеристик зарождения кристаллов в широком интервале температур, изучение морфологии кристаллов в стеклах различных стеклообразующих систем с применением следующих методов и методик: рассеяния рентгеновских лучей (рентгенофазовый анализ), методом проявления, изучением температурных зависимостей свойств стекол в равновесных состояниях при температурах ниже температуры стеклования, термодинамического моделирования. Изучение фазовых равновесий, диаграмм состояния стекол Установление связи между фазовыми диаграммами бинарных и трехкомпонентных оксидных систем и склонностью этих систем к стеклообразованию, кристаллизации и жидкостному фазовому разделению (ликвации). Расчет среднего порядка в структуре боратных стекол с различными модификаторами. Анализ концентрационноых зависимостей коэффициентов диффузии в бинарных боратных и силикатных стеклах с разными модификаторами. Построение фазовой диаграммы тройной системы Na2O–BaO–B2O3 методом кристаллизации стекол. Выявление новых тройных соединений системы, локализация их на треугольнике концентраций. Построение поверхности ликвидуса в области стеклообразования системы, определение порядка выпадения фаз, установление составов эвтектик.