Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы



Скачать 392.97 Kb.
страница1/3
Дата23.04.2013
Размер392.97 Kb.
ТипПрограмма
  1   2   3
Приоритетное направление РАН – II.7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы.
Программа СО РАН. II.7.5. Функциональные материалы и структуры для приборов твердотельной техники. Электроника, оптика, системы памяти, сенсоры.
Проект: II.7.5.6. Направленный синтез активных диэлектриков и люминофоров на основе сложнооксидных соединений Mo (VI), W(VI) и B.
Впервые синтезированы новые семейства тройных молибдатов Rb5LnZr(MoO4)6 (Ln=Ce-Lu), Rb2LnZr2(MoO4)6.5 (Ln=Sm-Lu). Каркасная структура соединений Rb5LnZr(MoO4)6 (Ln=Ce-Lu) расшифрована на монокристаллах. Для атомов молибдена характерна типичная тетраэдрическая координация. Атомы же циркония и редкоземельных элементов имеют октаэдрическую координацию. Особенностью данной группы соединений является статистическое распределение катионов Ln3+ и Zr4+ по двум кристаллографическим позициям.

Изучены электрические свойства представителей выявленных семейств (табл.4).

Таблица 4.

Электрические характеристики представителей тройных молибдатов

Соединение

t, °C

σ, См/см

Rb5TbZr(MoO4)6

470–600

0.9·10–3–0.2·10–2

Rb5ErZr(MoO4)6

515–600

0.9·10–3–0.5·10–2

Rb2EuZr2(MoO4)6.5

570–600

0.8·10–4–1.6·10–4


Скачкообразное увеличение проводимости обусловлено возникновением суперионного состояния. Зависимости диэлектрической проницаемости ε=f(t) имеют вид «лямбда кривых», что соответствует сегнетоэлектрическому фазовому переходу. Наличие фазовых переходов первого рода подтверждены данными ДСК. Таким образом, тройные молибдаты рассматриваемых семейств характеризуются сложным полиморфизмом и богатым набором ярко выраженных свойств активных диэлектриков (суперионики, сегнетоэлектрики).


В результате изучения систем Na2MoO4-Cs2MoO4-R2(MoO4)3
(R = Bi, Ln, In, Sc) выявлено новое семейство тройных молибдатов натрия, цезия и трехвалентных металлов, формирующее 5 структурных групп. Для представителей четырех из них получены монокристаллы и совместно с сотрудниками ИНХ им. А.В. Николаева СО РАН методом РСА определено строение. Особенности структуры этих соединений позволяют ожидать проявления у них ионопроводящих и/или нелинейно-оптических свойств (рис.7.).

Na13-3xCs11R2+x(MoO4)15 Na5Cs7R2(MoO4)9


Na3Cs3R2(MoO4)6 Na9CsR2(MoO4)6
Рис. 7. Кристаллические структуры тройных молибдатов

натрия, цезия и трехвалентных металлов

Кристаллы боратов, благодаря соответствующим нелинейно-оптическим коэффициентам (NLO), широкой области прозрачности, включая видимые и УФ диапазоны, и высокой лучевой стабильности, являются основными материалами современных мощных нелинейно-оптических систем. Бораты с нелинейно-оптическими свойствами формируют большую группу, состоящую из – β-BaB2O4 (BBO), LiB3O5 (LBO), CsB3O5, CsLiB6O10 (CBO), Li2B4O7 (LTB) и K2Al2B2O7 (KABO).

Установлено, что при температуре 500°С существует еще одна низкотемпературная модификация Rb2Al2B2O7 изоструктурная K2Al2B2O7 (тригональная сингония, пространственная группа P321). Получен кристалл Rb2Al2B2O7 и расшифрована его структура. Её особенность заключается в том, что два (AlO4)5- тетраэдра и два треугольника (BO3)3- объединяются и образуют слой [Al2B2O7]2-, в котором все треугольники BO3 параллельны друг другу. Катионы Rb+ располагаются в пространстве между слоями.

Впервые изучена система K2Al2B2O7 – Rb2Al2B2O7 и установлено образование твёрдого раствора. C увеличением содержания рубидия соответственно увеличиваются параметры элементарной ячейки и объем. Установлен предел растворимости Rb как x ~ 0.83-0.9. Определена и уточнена структура состава KRbAl2B2O7 (KRABO) методом Ритвельда. Нелинейно-оптические свойства KRABO подтверждены порошковым методом Керц-Перри. Обнаружен сигнал ГВГ.

При вторичном допировании CaB4O7:Dy одновалентными металлами синтезирован высокочувствительный термолюминофор. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования CaB4O7:Dy, Li (Na) в качестве термолюминесцентных датчиков для радиационной дозиметрии.

Pентгенографически изучена система Ba3Yb(BO3)3–Sr3Yb(BO3)3. Установлено формирование двух рядов твердых растворов Ba3–xSrxYb(BO3)3 на основе граничных компонентов и показано, что область однородности ацентричных фаз со структурой двойного бората бария-иттербия в условиях эксперимента простирается до x = 0.4.

Изучены термолюминесцентные свойства большой группы впервые синтезированных магниевых боратов одновалентных элементов составов M24Mg3B6O10 (M = Li, Na), Na4Mg3B2O8, M2Mg3B2O7 (M = K, Rb), M2Mg2B12O21 (M = Tl, Cs).

Все образцы, подвергшиеся β- и УФ-излучению показали хорошую чувствительность, что свидетельствует о перспективности их использования в качестве датчиков для дозиметрии УФ-излучения.

Изучено фазообразование в системах Ag2MoO4AMoO4R2(MoO4)3 (A = Ni, R = Al, A = Mg, R = Cr, A = Co, R = Fe, Cr), в результате чего выявлены новые тройные молибдаты составов AgA3R(MoO4)5 и Ag1–xA1–xR1+x(MoO4)3, плавящиеся инконгруэнтно, не претерпевающие полиморфных превращений и кристаллизующиеся в триклинной (пр. гр. Р , Z = 2) и тригональной (пр. гр. Rс, Z = 6 - тип Nasicona) сингониях, соответственно.

Получена оксидная керамика Li3Ba2Ln3(MoO4)8 и Li3BaSrLn3(MoO4)3, с частично разупорядоченной шеелитоподобной структурой по щелочноземельному и редкоземельному элементам, которая является матрицей для активаторных ионов Er3+, Yb3+, Nd3+, Ce3+.

(Лаборатория оксидных систем)

Приоритетное направление РАН – V.36. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований.
Программа СО РАН. V.36.6. Развитие научных основ направленного органического, элементоорганического и неорганического синтеза с целью разработки рациональных методов получения новых биологически активных веществ, синтонов, мономеров, полимеров и прекурсоров высокотехнологичных материалов.
Проект: V.36.6.1. Разработка научных основ направленного синтеза гетероциклических мономеров и полимеров, высокотехнологических продуктов и композитов на их основе.
Разработан новый метод получения ароматических полибензимидазолов окислительной дегидроциклизацией предварительно полученных полиамидинов.

Промежуточные полиамидины получены из динитрилов и диаминов в растворе ионных жидкостей на основе 1-алкил-3-метил- и 1-бутил-2,3-диметилимидазолия, с анионами Cl-, Br-, AlCl4-, Al2Cl7-, BF4-, согласно схеме:



Установлено, что состав и строение ионных жидкостей оказывает значительное влияние на молекулярную массу образующихся полиамидинов. Наиболее высокомолекулярные полимеры (0.50-0.55 дл/г, H2SO4, 20 оС) образуются в хлоралюминатных ионных жидкостях, содержащих 2 эквивалента AlCl3, т. е. в условиях, когда реакционной средой фактически является сильнокислотная ионная жидкость [bmim]Al2Cl7, генерируемая in situ из [bmim]AlCl4 и AlCl3. При проведении реакции полимерообразования в смесях [bmim]Cl/AlCl3, содержащих 0÷1 экв. AlCl3 и по сути представляющих собой эвтектические смеси [bmim]Cl и [bmim]AlCl4 образуются сравнительно низкомолекулярные продукты (0.07-0.11 дл/г, H2SO4, 20 оС).

Также установлено, что на приведенную вязкость полиамидинов влияет температура и концентрация исходных мономеров. Оптимальными являются температура 200 оС и концентрация мономеров 1.0 моль/л.

Полученные полимеры полностью растворимы в концентрированных серной и муравьиной кислотах, а в ДМФА, ДМАА при небольшом нагревании. Термостойкость, по данным ТГА, (5 оС/мин, воздух, 10 %-ная потеря массы) составляет 250-270 оС.

Окислительную дегидроциклизацию полиамидинов в полибензимидазолы проводили в растворе метанол / ДМФА с применением гипохлорита натрия в качестве окислителя при 100 °С в течение 4-8 ч, по схеме:



Предполагается, что циклизации предшествует образование нитренов, для которых характерны реакции внедрения в бензольное кольцо.

Процесс циклизации изучали методом ИК-спектроскопии, по изменению интенсивности полос поглощения групп N-H при 3400 и 3050 см-1 и С-N при 1360-1365 см-1. Следует отметить, что в ходе циклизации происходит батохромный сдвиг полосы связи C=N (Δν = 40 см-1), обусловленный переходом из ациклической формы в циклическую. Наиболее доказательными являются данные спектроскопии ЯМР 1Н и 13С. Так, на спектрах ЯМР 1Н ПБИ (ДМСО-d6, м.д.) бензимидазольный атом водорода резонирует при 8.4, тогда как сигналы протонов амидиновой группы резонируют при 7.2. На спектрах ЯМР 13С ПБИ сигнал при 149.6 амидинового атома углерода переходит в сигнал бензимидазольного атома углерода при 152.1.

При этом, судя по вязкостным характеристикам исходных и полученных полимеров, молекулярная масса при циклизации практически не изменяется. Полученные полимеры полностью растворимы в концентрированных серной и муравьиной кислотах, а при нагревании и в амидных растворителях.

По термостойкости, синтезированные полибензимидазолы существенно превосходят полиамидины, по данным ТГА (5 оС/мин., воздух) 10 %-ная потеря массы наблюдалась при 460-490 оС, что намного выше, чем у соответствующих исходных полиамидинов.

Синтезированы водорастворимые образцы полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГгх) различной молекулярной массы и сильнонабухающие гидрогели на его основе путем поликонденсации в расплаве гуанидингидрохлорида (ГГХ) и гексаметилендиамина (ГМДА). Определена их токсичность по отношению к одноклеточным пресноводным водорослям Scenedesmus quadricauda, инфузориям Tetrachymena pyriformis и простейшим ракообразным Daphnia magna.

Установлено, что в ряду: низкомолекулярный ПГМГгх (Mw~1000) – среднемолекулярный ПГМГгх (Mw~5000) – гидрогель ПГМГгх, происходит значительное снижение токсичности. Наибольшей чувствительностью к действию полимеров обладают одноклеточные водоросли. В острых и хронических экспериментах токсическое действие гидрогеля на представленные гидробионты по отношению к низкомолекулярному водорастворимому полимеру снижается в 10 и 100 раз соответственно.

Восприимчивость к водородному показателю среды и низкая токсичность гидрогелей предполагает возможность их использования для создания систем контролируемого и направленного транспорта лекарственных форм.

Синтезированы новые рН-чувствительные гидрогели на основе полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида и N-фенилзамещенного ПГМГгх для которых определена зависимость равновесной степени набухания от рН среды (рис.8).

Qр данных образцов в нейтральной и слабокислой средах достигает ~ 310 и ~ 100 г/г соответственно. Интервал объемно-фазового перехода для гидрогеля полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида относительно гидрогеля N-фенилзамещенного ПГМГгх, смещен в менее кислую область. Таким образом, изменение длины метиленового фрагмента макромолекулярной цепи и наличие в ее составе гидрофобной фенильной группы позволяют в широких пределах контролировать поведение набухших гидрогелей.


Рис. 8. Зависимость равновесной степени набухания (Qp) гидрогелей на основе полиоктаметиленгуанидин гидрохлорида (1) и N-фенилзамещенного ПГМГгх (2) от pH.
В рамках совместных исследований с ИНХ СО РАН по разработке гибкого светоизлучающего полупроводникового устройства, проведен синтез – 1,3-дифенил-5(4-диметиламинофенил)-пиразолина, промежуточного продукта для получения эмиссионного соединения – 1,3-дифенил-5(4-диметиламинофенил)-пиразола.



О полном взаимодействии соединений свидетельствуют данные исследования методами ДТА и ИК-спектроскопии.

При поиске путей увеличения концентрационного наполнения политетрафторэтилена (ПТФЭ) свинцом для получения листового металл-фторопластового материала (ЛМФМ) было установлено, что введение в полимерный композит оксида свинца позволяет не только увеличить содержание металлического свинца в объеме матрицы, но и положительно сказывается на дефомационно-прочностных свойствах композиционных материалов на основе ПТФЭ (рис.9.).



Рис. 9 Зависимость прочности и относительного удлинения при разрыве композиции модифицированного ПТФЭ от содержания свинца. 1 – Pb+ПТФЭ без модификатора, 2 – Pb+ПТФЭ+ CoAl2O4, 3 – Pb+ПТФЭ+ PbO2 .
Установлен композиционный состав для заполнения пористого слоя листового антифрикционного материала (ЛиАМ), который включает 70-71 мас.% свинца, 4-5 мас.% оксида свинца и 25 мас.% ПТФЭ. Увеличить наполнение ПТФЭ свинцом до 70-72 мас.% удается при замене части ПТФЭ на добавку 4-5 мас.% коксо-графитовой муки.

При использовании двуокиси свинца можно ожидать уменьшения потерь на трение при высоких скоростях скольжения и средних нагрузках, а использование коксо-графитовой муки позволяет создавать материалы с высокой износостойкостью, рекомендуемых для работы в опорах скольжения, эксплуатируемых при средних скоростях скольжения и высоких нагрузках.
(Лаборатория химии полимеров)
  1   2   3

Похожие:

Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы icon3. Функциональные наноматериалы для энергетики Перечень направлений
Специальные нанодисперсные материалы с максимально эффективным энерговыделением и энергопоглощением, в том числе импульсным
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconРабочая программа дисциплины неметаллические материалы Направление подготовки 150100 Материаловедение и технологии материалов
«Материаловедение и технологии металлов». Дисциплина содержательно и концептуально связана с рядом теоретических дисциплин и практик...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconПрограммы подготовки бакалавра по направлению 150100 материаловедение и технологии материалов
«Материаловедение и технологии материалов», профиль «Физическое материаловедение»
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы icon2. химические науки и науки о материалах
Приоритетное направление – Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconА. А. Трофимука Приоритетное направление со ран геофизика, геодинамика Физические поля Земли: природа, взаимодействие, интерпретация Программа
«Развитие методов изучения напряженно-деформированного состояния земной коры в связи с мониторингом сейсмоактивных областей и прогнозом...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconА. А. Трофимука Приоритетное направление со ран геофизика, геодинамика Физические поля Земли: природа, взаимодействие, интерпретация Программа
«Развитие методов изучения напряженно-деформированного состояния земной коры в связи с мониторингом сейсмоактивных областей и прогнозом...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы icon1 Общая характеристика школы и условия ее функционирования
Многие инициативы и решения Президента рф, Правительства РФ продиктованы необходимостью отвечать на всё новые и новые вызовы, ставить...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconНазвание работы
Поэтому неудивительно, что в разных странах мира, в том числе и в России, интенсивно ведутся экспериментальные и теоретические исследования...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconЛитература 101 ббк 39. 42 Б95 (091) Научный редактор И. Н. Соловьев быховский И. А
России. Максимально использованы архивные материалы, а также публикации в дореволюционной и советской литературе, в том числе периодической...
Приоритетное направление ран – II физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы iconФондовая биржа ртс
Целью мониторинга является выявление сделок, в том числе срочных сделок, а также заявок, цена и объем которых или иные условия, в...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org