Отзыв ведущей организации (Мессбауэровская спектроскопия функциональных железосодержащих нанокомпозитов)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ (ФАНО РОССИИ) Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) 119334, Москва, Ленинский пр., 49 Теп. 1499) 136-20-60, 136-86-11, факс: 136.86-80 Е-гпаа: )ееейппе).ас.гп Нар:Иепиа.!пки.аско ОКПО 02698772, ОГРН 1027700298702 ИНН)КПП 7736046483П73601001 г~ ~к ~7 м1по2 -1~-~, 'ку УТВЕРЖДАЮ Зам директора Института металлургии и аловедения им. Л,Д,ДАйкова РЛН ктор физ.-уУ%,иауК.Х",.В., )аков — "~» Ефцкк01~ 'е)'„' ':,.")' матери до На Не ОТЗЫВ ведущей организации на диссертационную работу Киселевой Татьяны К)рьевны "Мессбауэровская спектроскопия функциональных железосодержащих нанокомпозитов", представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 — "физика конденсированного состояния" Диссертационная работа Киселевой Т.Ю.

Посвящена актуальной проблеме современно~о материаловедения — изучению фундаментальных закономерностей формирования структуры сложных многокомпонентных систем в метастабильном состоянии. в том числе наноразмерного мас)птаба. Исследования локальной атомной, электронной и магнитной структуры материалов обеспечивают прогресс в ре)пении одной из главных задач физики конденсированного состояния. заключающейся в установлении корреляционных связей между элементным составом, структурой и свойствами твердых тел.

До сих пор в большинстве случаев закономерности формирования материалов с заданной структурой'и заданными свойствами известны лишь в самом общем виде, чаще всего на качественном или эмпирическом уровне, и с этой точки зрения любые исследования. Позволяющие подойти к количественному описанию взаимосвязи структуры с макроскопическими свойствами вещества заслуживают одобрения и поддержки. Особенно, когда это касается сложных композитных систем.

характерной особенностью которых является наличие локальной структурной неоднородности. разных типов структурного и магнитного упорядочения. Полидисперсности и эффектов наноструктурирования, при изучении которых многие известные методы структурного анализа малоинформативны. В то же время, предложенная автором идеология применения в качестве инструмента исследования сложных железосодержаших систем метода мессбауэровской спектроскопии, использукнцей ядро Ре в качестве локального зонда, оказалась плодотворной и перспективной. В диссертации Киселевой ПЮ.

представлены результаты систематического изучения методами мессбауэровской спектроскопии процессов и факторов, влияющих на формирование сложных многокомпонентных нанокомпозитных систем и функциональных материалов на их основе в сильно неравновесных условиях механохимического синтеза. Проведение таких исследований потребовало ог автора глубокого овладения современными экспериментальными методами структурного анализа, в первую очередь мессбауэровской спектроскопии, и серьезной теоретической подготовки, необходимой для обработки и интерпретации полученных данных. Логически обоснованная постановка физических экспериментов по принципу от простого к сложному, от прекурсора — к функциональному материалу, позволила на основе установленных фундаментальных закономерностей формирования структуры сложных композиционных наноматериалов подойти к решению практически важной задачи синтеза таких материалов методами механохимии.

Диссертация Киселевой Т.К). состоит из введения, 5 глав, заключения с основными результатами и выводами и списка литературы. Объем диссертации — 270 стр., включая 175 рисунков и 47 таблиц, список цитируемой литературы содержит 411 наименований. Во введении диссертационной работы обосновывается актуальность темы и выбор направления исследований, формулирузотся цели и задачи работы, отмечается научная новизна, научная и практическая значимость полученных результатов. Здесь же сформулированы основные положения диссертации. выносимые на зщциту. Первая глава посвящена обзору литературы по проблемам синтеза железосодержащих нанокристаллических материалов, включая наночастицы, нанокомпозиты и наноструктурированные материалы, для получения материалов с заданными физико-химическими свойствами.

Подробно проанализированы известные теоретические и экспериментальные подходы к проблеме управления реакционной способностью твердых тел при переходе к наноразмерному масштабу. Обсуждены особенности экспериментального исследования композиционных многокомпонентных систем, содержащих наноструктурные элементы в аморфном и метастабильном состоянии. Во второй главе рассмотрены экспериментальные возможности мессбауэровской спектроскопии для исследования композиционных материалов сложного состава, компоненты которых могут находится в различном структурном состоянии. Обсузкдаются методические аспекты получения и ' интерпретации мессбауэровских спектров с использованием расчетных алгоритмов, разработанных на основе современных теоретических моделей.

Проведен сравнительный анализ уникальных возможностей и преимуществ метода мессбауэровской спектроскопии. В третьей главе рассмотрены технологические особенности процесса механохимического синтеза железосодержащих нанокомпозитных материалов, представлено описание комплекса экспериментального оборудования и методики проведения мессбауэровских исследований. Описаны другие экспериментальные методы изучения структуры и физико-химических свойств образцов, использовавшиеся в работе (рентгеноструктурный анализ, компьютерная рентгеновская томография, просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия. дифференциальная сканирующая калориметрия.

измерения механических и магнитных свойств). В четвертой главе представлены результаты исследования локальной структуры межфазных и межзеренных границ при формировании нанокомпозитов методом механической активации и механохимического синтеза. Описаны процессы формирования структуры железосодержащих нанокристаллических частиц и нанокомпознтов бинарных и более сложных систем, обладщощих разными термодинамическими характеристиками н различной структурой, за счет механоактивируемых химических реакций. Эти результаты имеют большое практическое значение и могут обеспечить существенный прогресс в развитии технологии направлешюго синтеза функциональных структур прекурсоров технических керамик, низкотемпературных припоев и клеев, наполнителей гибридных функциональных полимерных композитов. Оригинальным и практически важным результатом является также обнаружение н исследование эффекта аморфизации поверхности частиц железа при механохимической активации с оксидами и металлами, который может использоваться для контролируемого изменения скорости механохимического взаимодействия в многокомпонентных системах.

например, в высококалорийных реакциях. Обнаружено, также, что аморфизация частиц железа на ранних стадиях механоактивации является фактором, влияющим на скорость диспергирования и взаимодействия компонентов. В пятой главе представлены основные экспериментальные результаты по применению контролируемого механохимического синтеза с целью получения порошковых прекурсоров для функциональных материалов.

В основе идеи использования наноструктурных элементов для создания функциональных материалов лежит экспериментально установленный эффект влияния размерного фактора на удельные характеристики материала. Полученные с помощью мессбауэровской спектроскопии данные по особенностям формирования железосодержащих наноразмерных структур в процессе механического диспергирования и выявленные закономерности влияния наноструктурного состояния вещества на параметры сверхтонкого взаимодействия в простых, многокомпонентных и гибридных системах легли в основу предложенною автором алгоритма применения технологии направленного синтеза для создания функциональных наноструктурных материалов с заданными свойствами на основе наночастиц, приготовленных методом механохимического синтеза.

Важную роль в реализации такой возможности отводится данным структурного анализа, полученным с помощью мессбауэровской спектроскопии. При этом особо подчеркивается роль мсссбауэровских исследований в мониторинге технологических цепочек синтеза железосодержащих композитных систем и установлении степени прохождения локальных реакций. Результаты мессбауэроских исследований позволяют определять момент ы инициирования химических реакций, оплавления компонентов, формирования нежелательных фаз и контролировать фазовый состав сизггезируемого материала.

Систематические исследования разных композитных систем и режимов активации позволили определить оптимальные условия формирования компознтов и факторы. влияюгцие на их структуру. Практическая значимость представленной диссертапнонной работы подтверждается на примере разработки технологии синтеза практически важных композиционных материалов Ре/А1, Ге,А!,Уа-А! Оз, Ге„(А1,Сг),,/и-А1зОз и Ре!7гОз методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза механоактивированных прекурсоров систем Ре:Ме(1):О;Ме(П), (Ме(1.11):Ре,А1 Сг.ба.7г). В заключительном разделе пятой главы представлены результаты применения мессбауэровской спектроскопии в технологических процессах получения функциональных материалов при дизайне магнитно-анизотропных металл-полимерных композитов.

К важнейшим результатам диссертационной работы Киселевой Т.)О. можно отнести: — разработку классификации типов мессбауэровских спектров с учетом локальной неоднородности, структурного и магнитного упорядочения. размерных эффектов. полидисперсности, межзеренных и интерфейсных состояний., реализующихся на последовательных этапах механохимического синтеза. Определение закономерностей влияния наноструктурного состояния вегцества на параметры сверхтонкого взаимодействия в простых, многокомпонентных и гибридных системах; — создание экспериментального комплекса и методики проведения исследований многокомпонентных, многофазных и полидисперсных систем, включающих наноструктурные элементы, разработку алгоритмов анализа спектров ядерного гамма- резонанса, принципов их интерпретации и аналитической обработки с учетом эффектов наноструктурирования многокомпонентных композиционных материалов: — разработку стратегии идентификации реальной структуры сложных композиционных материалов методом мессбауэровской спектроскопии и алгоритма применения технологии направленного синтеза для создания функциональных наноструктурных материалов с заданными свойствами; — изучение эффекта влияния структуры, морфологии и размеров прекурсоров, получаемых при механохимической обработке, на свойства композиционных порошковых материалок — обнаруженные с помощью мессбауэровской спектроскопии особенности формирования наноструктурного состояния в композитных частицах, эффект взаимного влияния структурного состояния компонентов на кинетику фазообразования.