Диссертация (1097714), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Материалы выступлений опубликованы в материалах и трудахвышеперечисленных конференций.Публикация результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 57работ, в том числе статьи в реферируемых журналах SCOPUS и WEB of SCIENCE (maxIF:3,5) и в журналах, определенных ВАК (max IF 0.95) Минобрнауки РФ для публикациинаучныхрезультатовдокторскихдиссертаций.Результатыработывошлив 1коллективную монографию и 63 тезисов докладов в материалах международныхиВсероссийских научных конференций и симпозиумов.Научные положения и научные результаты, выносимые на защиту.1.Методическиеособенностикомплексногоисследованиясовременныхфункциональных железосодержащих наноструктурных композитных материалов приопределяющей роли мессбауэровской спектроскопии.2. Полученные методом мессбауэровской спектроскопии экспериментальныерезультаты исследования эволюции структурно-фазового состава в неравновесныхусловияхполучения железосодержащих композитных наноматериалов методамимеханоактивации и механосинтеза.3.Результатымессбауэровскихисследованийформированияструктурыимагнитных свойств частиц нанокристаллического железа при механической активации124.Результаты мессбауэровских исследований сверхтонких взаимодействий впроцессах формирования наноструктур при интенсивной механической активации вбинарных Fe:X (X=H;Ar); Fe:Me (Me:Zr,Al,In,Ga) и тройной системе Fe:MeIMeII(MeI=Ga;MeII=In), а также изучение влияния этих взаимодействий на функциональнозначимые физико-химических свойства.5.Экспериментальныемессбауэровскиерезультатыпоисследованиювзаимодействия оксида железа Fe2O3 с металлами (Ме: Fe, Al, Cr, Ga, Zr) примеханохимически активируемых термитных реакциях, приводящих к формированиюкомпозитной структуры,содержащей интерметаллические и оксидные фазы, а такжеметастабильные и аморфные состояния в межзеренных областях.6.Экспериментальные результаты по выявлениювлияния метастабильных иаморфных состояний межзеренных областей частиц железа на реакционную способностькомпозитных смесей.7.Результаты мессбауэровских исследований формирования нанокомпозитнойструктурывпроцессахнаправленногомеханохимическогосинтезапорошковыхкомпозитных прекурсоров систем Fe:МеI:О:MeII (Ме(I,II):Fe,Al,Cr,Zr) для последующегоэффективного использования их в процессах самораспространяющегося синтеза.8.Экспериментальные результаты мессбауэровских исследований функциональныхкомпозитов, в которых используются механосинтезированные частицы:•Экспериментальные результатыисследований сверхтонких взаимодействий,возникающих в многокомпонентных наноструктурных системах Fe:МеI:О:MeII (Ме(I,II):Fe, Al, Cr, Zr ) в результате последовательного совмещениямеханоактивации исамораспространяющигося высокотемпературного синтеза.•Результатымессбауэровскихисследованийповыявлениюанизотропныхструктурных и магнитных характеристик металлополимерных композитных материалов, вкоторых механосинтезированные частицы функционального сплава, использованы вкачестве наполнителя органической матрицы, влияющих на их функциональнуюрепрезентативность.Научная новизна и основные результаты работы1.
Проведенысистематическиемессбауэровскиеисследованияформированияжелезосодержащих функциональных наноразмерных и нанокомпозитных систем методоммеханохимического синтеза.132. Разработаны принципы изучения неравновесных систем методом мессбауэровскойспектроскопии«insitu»(приналичиитемпературно-временныхзависимостейструктурных превращений)3. Систематизированы принципы изучения многокомпонентных наноструктурныхкомпозитных систем методом мессбауэровской спектроскопии4. Изучены твердофазные взаимодействия и стадийность фазовых превращенийметодом интенсивной механической обработки в высокоэнергетических мельницах приполучении частиц соединений железа для использования их в качестве прекурсоров илисоставляющих элементов функциональных многокомпонентных систем, обладающихразличными термодинамическими характеристиками, связанными со склонностью квзаимодействию элементов, аморфизации и стабильности.5.
Впервыеметодоммессбауэровскойспектроскопиидетальноизученызакономерности формирования локальной структуры при взаимодействии частиц железа слегкоплавкимиметалламивнесмешиваемойсистемесотсутствиемвзаимнойрастворимости Fe-In и системе c ограниченной растворимостью Fe-Ga.6. Изучены структурные превращения в механоактивируемых термитных реакцияхвзаимодействия оксида железа с металлами восстановителями разной активности и ихсоединениями, в зависимости от взаимной концентрации и условий активации7. Впервые установлено влияние аморфизации поверхности частиц железа накинетические параметры механоактивированной термитной реакции.8.
Впервые изучены процессы формирования методом самораспространяющегосясинтеза на механоактивируемых прекурсорах структуры функциональных композитныхматериалов, содержащих соединения и оксиды железа и циркония, в том числеинкапсулированных структур.9. Впервые изучены вопросы возможности направленного механохимическогосинтезачастиц,обладающихнеобходимымраспределениемпоразмерам,функциональным фазовым составом, анизотропией формы и магнитного состояния, дляиспользованияихвкачествефункциональныхэлементоввкомпозитныхмагнитноактивных полимерных системах. Показана возможность при использованиитаких частиц достижения и усиления анизотропии их практически важных свойств.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 5 глав,заключения и списка литературы. Объем диссертации – 270 страниц, включая 175 рис.,47 табл. Список литературы содержит 411 наименований.14ГЛАВА 1. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ§1.1. Функциональные материалы,композиты и нанокомпозиты.Основные определения и классификацииПоследние десятилетия связаны с развитием направленного синтеза и дизайна новыхфункциональных материалов и приборов на их основе. Под термином "функциональныематериалы" понимают широкий класс веществ, которые используются в разнообразныхобластях современной жизни: от микроэлектроники до космических исследованийиобладаютивполнеопределенными,желательнорегулируемыми,физическимихимическими свойствами. Это материалы, свойства которых организуют и конструируюттаким образом, чтобы они могли удовлетворить конкретному назначению (исполняемойфункции) контролируемым способом, в томчисле для кардинального улучшенияфизических свойств [1-5].Кфункциональнымматериаламотносятивостребованныйвсовременныхтехнологиях класс материалов, называемый композитами.
По одному из самыхраспространенных определений - композиты – это материалы, которые [6-8] : 1) состоятиз двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу иразделенных выраженной границей раздела; 2) имеют свойства, отличные от свойствсоставляющих элементов; 3) неоднородны в микро(нано)масштабе и однородны вмакромасштабе; 4) состав, строение и функциональные свойства композиционногоматериала ―запроектированы ― заранее.Композитные материалы обычно классифицируют по нескольким признакам:1)поприродекомпонентов:металлические;полимерные;жидкокристаллические;керамические; другие неорганические материалы (углерод, оксиды, бориды и др.);2) поструктурекомпозита,котораяможетбытькаркасная;матричная;слоистая;комбинированная; 3)по геометрии составляющих(или армирующих) компонентов:порошковые и гранулированные (армированы частицами); волокнистые (армированыволокнами, нитевидными кристаллами, делятся на непрерывные и дискретные); слоистые(армированы пленками, пластинами, слоистыми наполнителями);.4) по расположениюкомпонентов: изотропные или квазиизотропные (порошковые, дисперсно-упрочненные,хаотично армированные дисперсными частицами, дискретными или непрерывнымиволокнами и др.); анизотропные (волокнистые, слоистые с определенной ориентацией15армирующихэлементов относительно матрицы);5)по количеству компонентов:полиматричные - использование в одном материале нескольких матриц; гибридные, вкоторых используют наполнители различной природы; 6)по методу получения:искусственные; естественные.Рисунок 1.1.
Классификациякомпозитных материалов [5 ]Развитие технологий с использованием нанохимии привело к созданию нового классакомпозиционных материалов, - нанокомпозитов, - в которых размер компонент можетсоставлятьнесколькокомпозиционных(1-100)материаловнанометров[9-17].«запрограммирована»состояния, которые определяютсяФункциональностьсвойствамитакихнаноструктурногоособенностями взаимодействия между элементаминаноразмерного диапазона, строением межфазных и интерфейсных областей, объемнаядоля которых в таких материалах чрезвычайно велика.Анализ публикаций и материалов конференций по направленному дизайну новыхматериалов свидетельствует о переходе от систематизации знаний о свойствахнаноструктурного состояния к использованию этих свойств в направленном синтезеновых гибридных многокомпонентных материалов [21-22], состоящих из компонент,включающих направленное структурирование и даже иерархию[23] наноразмерныхструктурных элементов, приводящих к многофункциональности, управляемости и«интеллектуальным» свойствам.
К наиболее известным группам функциональныхкомпозитов относятся композиты со специальными магнитными, механическими,электрическими, и оптическими свойствами [24-29].Основная цель дизайна новых материалов – совершенствование механических,электрических, оптических, электрохимических, каталитических свойств за счет свойствсоставляющих элементов, определяемых их размерностью [30-36]. Однако, вопросы,16связанныесособенностяминаноструктурногосостояния,егостабильности,воспроизводимости структуры и свойств при формировании особенно в процессахнаправленного синтеза материалов с необходимым набором физико-химических свойствостаются по- прежнему актуальными.Кнастоящемувременисинтезированомногообразиенаноструктур,инаноматериалов и нанокомпозитов на их основе.
Многообразие видов таких материалов,обуславливает существующие к настоящему времени варианты их классификации.Единымдляклассификацииявляетсяобозначениехарактерныхразмеровдлянаноструктур - от 1 до 100 нм.Из самых распространенных классификаций известны следующие:1)Классификация по размерностии морфологии:ОD наноструктуры –нанокластерные материалы и нанодисперсии сизолированными друг от друга наночастицами; 1Dнаноструктуры – нанотрубки и нанопровода, 2Dнаноструктуры- пленки нанометровойтолщины и 3D наноструктуры – материалы свнутреннимнаноструктурированием:Рисунок 1.2. Схематическое представлениенаноструктурв зависимости от ихразмерности [37]нанокристаллические материалы.
размерамизерна в нескольконанометров (обычно меньше 100 нм), с наличием интерфейсныхобластей зернами или частицами.2) Классификация по Гляйтеру [38], в которой наноматериалы классифицируют похимическому составу, форме кристаллитов и расположению границ раздела. Один извариантов показан в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
