Автореферат (1097713)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКИСЕЛЕВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНАМЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ НАНОКОМПОЗИТОВСпециальность: 01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква -2016Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультетаФедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Московский государственный университет имениМ.В.Ломоносова»Научный консультант:Новакова Алла АндреевнаДоктор физико-математических наук, профессорОфициальные оппоненты:Глезер Александр МарковичДокторфизико-математическихнаук,профессор,директорИнститутаметалловедения и физики металлов им.

Г.В.Курдюмова,ФГУП«ЦНИИчерметим.И.П.Бардина»Филиппов Валентин Петровичдокторфизико-математическихнаук,профессоркафедры прикладной ядернойфизики Национального Исследовательскогоядерного университета (НИЯУ «МИФИ»).Седых Вера Дмитриевнадоктор физико-математических наук, в.н.с.лабораторииструктурныхисследованийФГБУН Институт физики твердого тела РАНВедущая организация:Институт металлургии и материаловедения имениА.А.Байкова РАН (ИМЕТ)Защита состоится “_16_ "_марта_ 2017 г.

в __15__час. 30_мин на заседаниидиссертационного совета Д501.002.01 при Московском ГосударственномУниверситете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1,Ленинские горы, д.1, стр. 2, физический факультет МГУ, Южная физическаяаудиторияС диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотекиМГУ имени М.В.Ломоносова (Ломоносовский просп. , д.27) и в сети Internet поадресу http://phys/msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-002-01/.Автореферат разослан2017 г.“____”Ученый секретарьдиссертационного совета Д.501.002.01кандидат физико-математических наукЛаптинская Т.В.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫВ настоящей работе представлены результаты исследований,выполненных автором на кафедре физики твердого тела физическогофакультета МГУ имени М.В.Ломоносова в период с 2000 по 2015 г.Актуальность работыПрогресс современной промышленностиво многом обусловлендостижениями в разработке новых перспективных функциональныхматериалов с размерами функциональных элементов нанометровогодиапазона.

К таким материалам относят порошковые нанокомпозиты,которые применяют как самостоятельный материал, так и как прекурсорыили составляющие элементы для придания материалам необходимыхфизико-химических свойств. Функциональность материала определяетсятем, что хотя бы одна его характеристика может быть описана заданной,однозначной и стабильной во времени функцией параметров внешнеговоздействия в определенном интервале их значений. Этого можно достичьпри помощи направленного синтеза наноструктуры с заданнойанизотропией одного или нескольких физико-химических параметров.Масштаб изменения параметра должен быть соизмерим с масштабомвоздействия.

Все это идет по пути создания так называемыхинтеллектуальных материалов, обладающих целым набором функциональнозависимых характеристик.Разработкановых функциональных материалов во многомопределяетсярезультатамифундаментальныхисследованийзакономерностей формирования их структуры и природы физикохимических процессов, протекающих как на технологических этапах ихсоздания, так и в реальных условиях их последующей эксплуатации. Резкийпрорыв в развитии нанотехнологий, осуществленный учеными за последниенесколько лет, и выделение нанотехнологии как самостоятельной научнойдисциплины, был невозможен без разработки специальных физическиханалитических методов и подходов к исследованию взаимосвязи структурыисвойствособогосостояниявеществаснаправленнымнаноструктурированием.Существенныекачественныесдвигивматериаловедении таких материалов уже нашли отражение в созданииинтеллектуальных устройств на основе нанометровых элементов и впоявлении новых классов материалов для них.Одним из основополагающих элементов в жизнедеятельности человекаявляется железо.

Поэтому, неудивительно, что сформировались целыенаучно-технические направления, включившие в себя разработкутехнологий получения железосодержащих наноразмерных материалов(наночастиц, нанокомпозитов, нанокатализаторов, наноструктурированныхпленочных и объемных материалов), с высокими механическими,магнитными,электрическими,каталитическимиидругими3функциональными свойствами. Они находят широчайшее применение как вметаллургической,химической,электронной,авиационнойпромышленностях, так и в сферах биотехнологий, экологии и медицины,системах жизнеобеспечения.Для получения железосодержащих наноразмерных структур иструктурных элементов функциональных материалов активно используютнеравновесные методы синтеза (распыление и закалку из расплава,механоактивацию и механосинтез, химико-металлургические методыдиспергирования и др.), которые сочетают с возможностями традиционныхметодов получения материалов, таких как химическая модификацияповерхности, механическая и термическая обработка, радиационноевоздействие.

Все эти методы имеют перспективы совершенствования напути создания функциональных наноматериалов.В настоящее время существует целый спектр структурных методов,которые позволяют исследовать дисперсные системы на атомномолекулярном уровне. Однако, при переходе к наношкале каждый изметодов имеет ограничения.

Серьезные трудности возникают при изученииособенностей структуры и электронного строения составляющих системунаночастиц, при установлении связи между их структурой и реакционнойспособностью, а также при исследовании поведения системы как целого.Потребность в использовании возможностей высокочувствительныхнеразрушающих методов исследования структуры и свойств веществ попрежнему крайне высока. Метод ядерной гамма-резонансной спектроскопии(мессбауэровскойспектроскопии)ввидусвоейисключительной−8разрешающей способности (∼ 10 эВ), высокой информативностиобеспечивает получение как качественной, так и количественнойинформации о локальном фазовом составе, размерных эффектах,сверхтонких магнитных и межчастичных взаимодействиях, химическомсостоянии атомов.Данный метод обладает характеристическимивременами измерения, лежащими в интервале (10-9–10-7с), что позволяетполучать дополнительную информацию о динамике ядер.

Однако, т.к методпозволяет получать в основном локальные характеристики атомов железа иих ближайшего окружения, его можно успешно использовать и получатьуникальнуюинформациютолькоприсовмещениисмакрохарактеристиками, полученными другими структурными методами.Систематический анализ результатов мессбауэровских исследованийжелезосодержащих композитов возможен исключительно в рамкахкомплексного подхода, с согласованным использованием возможностейразличных дополняющих методов (таких как рентгеновская дифракция,электронная микроскопия, оптическая и молекулярная спектроскопия,магнитные методы). Разработанные современные инструментальныевозможности для использования принципов классической мессбауэровскойспектроскопии, реализованной в различных геометриях от традиционноговарианта резонансного поглощения и рассеяния, до измерений вторичных4процессов, а также температурные измерения «in situ», позволяют с высокойдостоверностью устанавливать корреляции между, составом, структурой,размером и свойствами функциональных составляющих материала.Разнообразие объектов, охарактеризованных в настоящей работе,позволяет в достаточно общем виде провести анализ применимостиметодики МС к исследованию широкого круга материалов.

Многофазныежелезосодержащиенаночастицы,многокомпонентныесистемы,включающиеметалл\оксидныепорошковыекомпозиты,нанокристаллические металлические и металло-полимерные пленки,представляют пример структурно-неоднородных нанокристаллическихматериалов, структура и размер структурообразующих компонентопределяет их функциональные свойства.Значительная часть работы посвящена анализу и развитиюметодических аспектов спектроскопических мессбауэровских исследованийнанокомпозитных систем как количественного и качественного фазовогоанализа, так и для исследования локальных сверхтонких взаимодействий,обусловленных магнитным, структурным и размерным состояниемнаноструктурного материала.

Получение температурных зависимостеймессбауэровских спектров дало возможность выявлять количественнофазовый состав и уточнять размерные характеристики функциональнообразующих элементов, полученные методом высокоразрешающейэлектронной микроскопии, а при совмещении с методами термоанализаоценить их реакционную способность и стабильность.Продемонстрировано, что регистрация и анализ тонкой структурыспектров позволяют решать нестандартные задачи исследования свойствдисперсных магнетиков, идентифицировать пространственно разделенныеобласти различного магнитного порядка, исследовать сверхмалыеконцентрации железосодержащей фазыимагнитнуюфазовуюнеоднородность.

Все это позволило показать в работе эффективностьмессбауэровских исследований для применения при разработке новыхтехнологических основ синтеза новых материалов.Целью диссертационной работы являлось установление факторов,влияющихнаформированиекомпозитныхфункциональныхжелезосодержащих материалов в современных технологиях их получения..Для достижения заявленной цели были поставлены и решалисьследующие конкретные задачи:1.Установление специфики мессбауэровских исследованиймногокомпонентных, многофазных и полидисперсных систем, включающихнаноструктурные элементыи определение алгоритмов и подходовполучения мессбауэровских спектров этих объектов.2.Выявление закономерностей формирования в процессе синтезапромежуточных состояний: влияние размерных эффектов на межфазные5взаимодействия, формирование метастабильных межзеренных локальныхобластей с разным структурным и магнитным порядком.3.Выявление взаимосвязи термодинамических характеристикчастиц, взаимодействующих в процессе синтеза, с формирующейсяструктурой композитного наноматериала.4.Определение основополагающих принципов интерпретацииполученных мессбауэровских спектров и их аналитической обработки(выбор структурной модели).5.Изучение методом мессбауэровской спектроскопии стадийформирования композитной структуры от прекурсора до реализациифункционального материала6.Систематическое исследование методом мессбауэровскойспектроскопии механизмов твердофазных реакций и возможностирегулирования реакционной способностью и физическими свойстваминанокристаллического состояния частиц железа, его сплавов, соединений икомпозитных систем, полученных методом механохимического синтеза.Для решения каждой из этих задач обоснованно был выбран рядрепрезентативныхмодельныхжелезосодержащихсистемдлямессбауэровского исследования, включающих:Fe:Х (Х:H2,Ar2,C); Fe:Me (Me: Al,Ga,In); Fe:MexOy (Me:Fe,Al,Zr);7.Применение мессбауэровской спектроскопии в мониторингетехнологических этапов создания новых функциональных материалов,используя направленное структурирование (синтеза) композитных систем,для оптимизации их функциональных характеристик (включая магнитные,термодинамические, механические) для целей магнитной сенсорики,актюаторной техники, формирования материалов для специальныхпокрытий.Объекты исследования.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации