|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Создание новых полифункциональных материалов с люминесцентными, сегнетоэлектрическими, антисегнетоэлектрическими и нелинейно-оптическими свойствами на основе фосфатов, ванадатов молибдатов и вольфраматов. Каталитические системы пост-металлоценового типа на основе комплексов металлов 4, 5 и 11 групп, активированные неклассическими сокатализаторами, и высокоэффективные в реакциях со-, олиго- и полимеризации олефинов. Исследование кинетики окисления водой и солевыми растворами металлических магния, алюминия и их гидридов и оптимизация технологических параметров выделения водорода. Разработка новых металлических сплавов для применения в качестве активных наполнителей в композиционных газоразделительных полимерных мембранах с высокой селективностью по отношению к водороду. Создание новых эффективных металлических материалов на основе сплавов и интерметаллических соединений для хранения и транспорта водорода при высоком давлении. Кристаллохимические исследования и исследования магнитных структур многокомпонентных интерметаллических соединений p-элементов и d и f металлов и сплавов новых составов с гигантским магнитокалорическим эффектом, коэрцитивной силой и высокими значениями термо-ЭДС. Разработка фундаментальных подходов создания новых функциональных углеродных материалов и технологий на их основе, для обеспечения надежной герметизации подвижных и неподвижных соединений оборудования, эффективного хранения и распределения электрической и тепловой энергии, формирования барьерных слоев в металлургии. Формирование фундаментальных заделов для решения прикладных задач в области разработки полимерных композиционных материалов с заданными характеристиками для использования в аэрокосмической отрасли и энергетике, в том числе конструкционных ПКМ для использования в экстремальных условиях, углерод-углеродных материалов и умных материалов. Разработка новых типов интумесцентных и конструктивных огнезащитных материалов и изделий на их основе. Изучение процессов термодеструкции огнезащитных покрытий.
New phosphates, vanadates, molybdates and tungstates containing calcium (strontium), manganese (magnesium or zinc or cadmium) and rare earth elements will be obtained. The luminescent, ferroelectric, antiferroelectric, ion conducting and nonlinear optical properties of the obtained phases will be investigated. The structure of the synthesized phases will be investigated and the influence of the position and nature of cations on the main properties of the obtained compounds will be revealed. Taking into account the actual absence of production of ultrahigh-molecular polyethylene, higher alpha-olefins, and ethylene copolymers with higher alpha-olefins in the Russian Federation, it is planned to synthesize post-metallocene catalysts capable of producing these olefins and polyolefin materials. An approach will be implemented that includes the preparation of copolymers based on a single monomer (ethylene or propylene) using the tandem catalysis methodology. This approach involves the use of two catalysts, one of which oligomerizes a light monomer, and the second - conducts the copolymerization process. The kinetics of the copolymerization reaction will be studied; detailed studies of physicochemical, structural and rheological properties of synthesized polymers will be carried out. In perspective, it is planned to scale the synthesis of the most promising samples of EPM and copolymers of ethylene with other -olefins on the basis of RAS institutes and further in the specialized organizations. Effect of mechanical activation as well as cationic and anionic composition of salt additives on reaction rate and hydrogen yield at aluminum and magnesium oxidation by water will be investigated. Influence of composition and preparation mode of metal-polymer composite membranes on their selectivity and performance in hydrogen separation will be studied The development and physicochemical study of new intermetallic compounds and compositions are relevant at the moment, since they allow us to propose effective materials for practical applications of environmentally friendly hydrogen energy and supermagnets. As a result of the implementation of the proposed theme, new effective metallic materials will be created based on alloys and intermetallic compounds for storage and transport of hydrogen at high pressure, as well as materials with high magnetocaloric properties. The intermetallic rare earth compounds show unique magnetic properties, which cause their direct and potential use in production of permanent magnets, magnetic refrigerators and thermoelectric materials at efficiency level exceeding their cost factor. Carbon materials based on chemically modified thermally expanded graphite will be prepared and studied. Structure and properties of the materials will be investigated in order to develop approaches to reduce gas permeability, increase heat resistance and resistance to chemical fluids. Correlations of gas permeability and conditions of chemical and mechanical treatments of the material will be analyzed. New modifiers of coke-pitch compositions will be developed and effect of graphite modifiers on the gas permeability will be studied for carbon materials used in metallurgy. The processes occurred during graphite long-term anodic polarization (500 C/g and higher) in solutions of Brensted acids will be studied and the resulting products will be characterized. The technique for electrochemical synthesis of graphite oxide will be developed. Expanded graphite with controlled content of amorphous carbon will be prepared and characterized. Porous structure of expanded natural and highly oriented pyrolytic graphite will be described. Thermal capacity and thermal conductivity of materials made of above-mentioned expanded graphite will be studied in a wide temperature range. Anodic materials for lithium- and sodium-ion batteries will be prepared and investigated from graphite of various morphology and fractional composition. Development of new chemical components, synthetic procedures, and new generation polymer composite materials based on them. Fundamental principles defining operation properties of polymer matrices and composite materials. Approaches for solution of technological problems occurring with fabrication and operation of composite materials in advanced application fields. The project will develop methods for obtaining new intumescent and structural fire-resistant materials intended for fire protection of steel structures. Extrusion methods for obtaining flexible flame-retardant materials used as fire-resistant seals will be studied. In order to study the processes of thermal degradation of fire-resistant compositions, thermoanalytical studies of fire-resistant coatings based on them will be carried out, including the study of the kinetics of these processes.
Будут получены и охарактеризованы не менее 10 новых соединений с люминесцентными, сегнетоэлектическими, антисегнетоэлектрическими, нелинейно-оптическими и нон-проводящими свойствами. Будет исследовано строение синтезированных фаз и выявлено влияние распределения катионов по позициям структуры на свойства с целью разработки принципов направленного синтеза новых фаз с заданными свойствами. Будут разработаны новые высокоэффективные и доступные для широкого применения каталитические системы пост-металлоценового типа на основе координационных соединений металлов 4, 5, 8-10 групп и металлорганических и органометаллических соедениний магния и алюминия для сополимеризации олефиновых углеводородов, системы для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Будут получены механоактивированные композиции на основе алюминия, магния и их гидридов магния с солевыми добавками, повышающие их реакционную способность при окислении водой, обеспечивающие максимальные скорость и общий выход водорода. Будут получены новые типы полимерных мембран с наполнителями из нанодисперсных интерметаллических соединений и исследована их эффективность в процессах очистки водорода от технологических загрязнителей. Будет получен ряд новых тройных и многокомпонентных интерметаллидов редкоземельных металлов, перспективных для разработки функциональных материалов различного назначения на их основе (экологически чистые безфреоновые рефрижераторы, эффективные гигантские постоянные магниты и термоэлектрические преобразователи). Будут получены интерметаллические соединения и сплавы переходных металлов новых составов с высокими давлениями диссоциации и исследованы их физические, физико-химические свойства, определены структуры и сделаны выводы о перспективности их применения для аккумулирования, хранения и транспортировки водорода в связанном состоянии . Планируется разработка новых композиционных углеродных материалов на основе терморасширенного графита и неорганических функциональных модификаторов, формирующих стеклообразный слой, для обеспечения высокотемпературной герметизации подвижных и неподвижных соединений. Планируется исследование механизма герметизации и трения на контакте графита и металлов, модифицированном функциональными добавками в условиях воздействия повышенных температур и давлений. Будут получены зависимости газопроницаемости графитовой фольги от температуры и определен характер диффузии газа в порах материала. Будут разработаны новые материалы на основе терморасширенного графита для накопления электрической энергии, теплопроводящих, уплотнительных и огнезащитных материалов и определены их свойства. Будет описана пористая структура терморасширенного графита и проведена оценка влияния на пористую структуру глубины окисления графитовой матрицы, фракционного состава графита, природы графита и других факторов. Будут изучены теплопроводящие свойства материалов на основе терморасширенного графита и установлено влияние пористой структуры, глубины окисления графитовой матрицы, фракционного состава графита, природы графита и других факторов на теплоемкость и теплопроводность терморасширенного графита. Будет разработан электрохимический метод синтеза оксида графита и охарактеризован оксид графита, полученный данным методом. Будет проведено исследование влияния графитовых модифицирующих добавок на прочность и герметичность анодных масс для формирования углеродных электродов для использования в цветной металлургии. Будут получены новые мономеры и отвердители для термостойких фталонитрильных, пропаргилэфирных, эпоксидных и бис- малеимидных связующих и изучены термомеханические свойств полимеров и композиционных материалов на их основе. Будут разработаны эффективные методики их синтеза, и выявлены факторы, влияющие на термомеханические свойства полимеров и композиционных материалов на их основе. Будут разработаны эффективные методики получения углерод-углеродных композиционных материалов, умных полимерных материалов, усовершенствованы методы получения ПКМ для эксплуатации в экстремальных условиях Будут разработаны методы получения огнезащитных интумесцентных материалов с огнезащитной эффектиновстью не менее 120 мин в условиях целлюлозного и углеводородного горения и предназначенных для эксплуатации в условиях открытой атмосферы. Будут разработаны методы конструктивных огнезащитных материалов с огнезащитной эффективностью до 150 мин и предназначенных для эксплуатации в условиях открытой атмосферы. Будут получены термоаналитические данные по процессам термодеструкции огнезащитных интумесцентных материалов и разработаны термоаналитические методы их идентификации и оценки сроков эксплуатации. Для наиболее перспективных материалов будет произведена апробация технологии их получения с использованием промышленного оборудования.
Получен и исследован ряд новых люминофоров с нелинейно-оптическими и ионопроводящими свойствами. Твердые растворы Ca9.5-1.5xMgEux(PO4)7 излучают в красной области видимого света, а Ca9R(PO4)7 (R=Ho, Tb) могут быть новыми полифункциональными материалами для микроэлектроники и создания биосовместимых имплантов костной ткани. Синтезировано более 300 новых координационных соединений Ti, V, Ni и Cr с лигандами различной дентантности. Получены новые пре-катализаторы для синтеза СВМПЭ и каучуков, свыше 40 новых гомо- и гетероядерных координационных соединений металлов 4, 5, 8-10 групп, стабилизированных краун-эфирами и фенксиминными лигандами. Созданы установки, позволяющие проводить измерения водородоемкости и давления диссоциации гидридных фаз до 3000 атм. Показано многократное повышение селективности по отношению к H2 для композиционных газоразделительных мембран на основе полиэтилена с гидридообразующими интерметаллидами. Установлена взаимосвязь предыстории получения материалов ТРГ и свойств этого материала. Показано, что материалы на основе ТРГ могут быть использованы в смеси с полианилином в качестве электродов и в качестве гидрофобных сорбентов нефти с водной поверхности. Изучена пористая структура ТРГ с использованием нейросетей. Предложен способ количественного анализа фталонитрильных мономеров (ФМ) и их смесей методом ВЭЖХ. Разработан метод получения C/C композитов по ускоренной процедуре. Разработан состав быстроотверждаемого связующего для получения ПКМ с фталонитрильной матрицей методом горячего прессования. Синтезированы новые инициаторы полимеризации ФМ. Разработаны составы быстроотверждаемых фталонитрильных связующих. Создан универсальный подход к разработке терморасширяющихся материалов на основе многофакторного анализа влияния компонентов огнезащитной композиции на ее огнезащитную эффективность. Достигнута огнезащитная эффективность до 150 мин в условиях стандартного горения и 120 мин в случае углеводородного сценария развития пожара.
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: Таким образом, в 2021 году: 1 - была установлена взаимосвязь глубины окисления графитовой матрицы на стадии получения интеркалированных соединений графита, температуры получения терморасширенного графита (ТРГ), плотности графитовой фольги с пористостью, удельной поверхностью и газопроницаемостью этого материала. Показано, что графитовая фольга с наименьшей пористостью и, следовательно, газопроницаемостью получается при температуре терморасширения не выше 600 оС. Прессование графитовой фольги до плотности 1,8 г/см3 приводит к снижению открытой пористости и уменьшению газопроницаемости, что позволяет использовать ее как эффективный уплотнительный материал. Помимо этого материалы на основе ТРГ могут быть использованы в смеси с полианилином в качестве электродов, удельная электрохимическая емкость которых достигает 675 Ф г–1 , в качестве гидрофобных сорбентов нефти с водной поверхности; 2 - предложен простой и быстрый способ количественного анализа фталонитрильных мономеров (ГФФН, ДФБ), резорцина, 4НФН, ФН2О и их смесей методом ВЭЖХ в обращенно-фазовом режиме. Методика позволяет работать в широком диапазоне концентраций и определять до 0.5 % содержания примесных соединений; 3 - разработан метод получения C/C композитов по ускоренной процедуре, включающей карбонизацию при 1000 оС с последующей повторной пропиткой фталонитрильным связующим и графитизацией при 1800 оС с сокращением времени синтеза до 52 часов; 4 - разработан состав быстроотверждаемого связующего для получения ПКМ с фталонитрильной матрицей методом горячего прессования, используемого для получения материалов с высокой термостойкостью; 5 - определены эффективные кинетические параметры термического разложения фталонитрльных реактопластов; 6 - разработаны новые терморасширяющиеся огнезащитные материалы на основе диановых эпоксидных смол и аминных отвердителей, а также конструктивные огнезащитные материалы на основе минеральных связующих, обладающих огнезащитной эффективностью до 180 мин и устойчивостью в условиях промышленной атмосферы умеренного и холодного климата; 7 - Показано, что модифицируя обменные и анизотропные взаимодействия посредством атомарного замещения и внедрения водорода для интерметаллических соединений на основе RNi и Sm2Fe17, возможно получение новых материалов с улучшенными свойствами магнито-калорического эффекта и пригодных для использования при криогенных температурах. 8 - проведено моделирование и исследование водородсорбционных свойств многокомпонентных металлических сплавов, кристаллизующихся в гексагональном и кубическом типах фаз Лавеса на основе титана и циркония для использования в качестве рабочего вещества в металлогидридных установках. Отмеченно, что характерной особенностью систем TiZrMnV–H2 является наличие гистерезиса давления и энтальпии. 9 - с использованием статистической модели прогноза были рассчитаны водородсорбционные свойства трех-пяти компонентных сплавов титана и циркония, проведен их синтез и исследована реакция взаимодействия с водородом. 10 - исследованы люминесцентные свойства твердых растворов Ca9.5-1.5xMgEux(PO4)7 (х=0.12-1) и Ca9-xZnxLa0.9Ho0.1(PO4)7 (х=0-1) и установлено, что замещение Ca2+ на Zn2+ в Ca9-xZnxLa0.9Ho0.1(PO4)7 приводит к переходу структуры из полярной R3c для x=0–0.5 в центросимметричную R-3c для x=0.6–1 с улучшением интегральной интенсивности люминесценции. 11 – изучено распределение катионов Eu3+ по структурным позициям в твердых растворах Ca9.5-1.5xMgEux(PO4)7 (х=0.12-1). Исследование люминесцентных свойств показало, что все твердые растворы излучают в «красной» области видимого света с максимальной интенсивностью свечения для x=0.67. Это соответствует стандартным промышленным требованиям к эффективным люминофорам для применения в светодиодах. 12 - исследовано распределение катионов по позициям структуры в фосфатах Ca9R(PO4)7 (R=Ho, Tb) и диэлектрические свойства этих соединений, которые свидетельствуют о том, что синтезированные твердые растворы можно рассматривать как новые полифукциональные материалы для микроэлектроники и создания биосовместимых имплантов костной ткани. 13 - выявлено влияние замещения катионов стронция на кальций в твердых растворах сегнетоэлектриков Sr9-xCaxIn(VО4)7 (0≤х≤9) на их нелинейно-оптические свойства. В подобных фосфатных твердых растворах Sr9-xCaxIn(PО4)7 сигнал ГВГ (0.2 – 0.6 единиц кварцевого эталона) на два прядка ниже, чем у ванадатах Sr9-xCaxIn(VО4)7 (16 – 26 единиц кварцевого эталона). 14 - изучено влияние способов синтеза и условий нагревания и охлаждения на структуру и люминесцентные свойства KTb(MoO4)2, полученного твердофазным, гидротермальным и методом Чохральского. На монокристалле измерены магнитная восприимчивость и электропроводность вдоль различных направлений кристаллической решетки. Подтверждено предположение о возможности ионного транспорта K+ вдоль слоев Спектры люминесценции всех образцов демонстрируют интенсивное «зеленое» свечение при 545 нм и максимум интенсивности при возбуждении λ=380 нм наблюдается для монокристалла, выращенного методом Чохральского. 15 - получены новые пре-катализаторы для синтеза сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), этилен-пропиленовых, этилен-пропилен-этилиденнорборненовых каучуков из числа координационных соединений металлов 4 группы с лигандами [OO]2- и [OXO]2- - типов, определены их кристаллические структуры и разработаны составы гетерометаллических каталитических систем на их основе и участии соединений металлов 2 группы и алюминийорганических соединений, активных в реакция олиго-, со- и полимеризации олефиновых углеводородов. \ 16 - показано, что максимальная активность в синтезе СВМПЭ достигает 4 тонн ПЭ/моль Ti ч атм, в синтезе эластомеров 5-6 тонн сополимера/моль Ti ч атм. Пленочные нити из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), полученного на каталитических системах с пре-катализатором, активированном смесью Et2AlCl/Bu2Mg имеют прочность 2.5- 2,65 ГПа, при среднем модуле 127 ГПа и наибольшей кратности вытяжки – 44. | ||
| 2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: Исследовано влияние степени окисления графитовой матрицы (номера ступени исходного ИСГ), используемого интеркалята и размера частиц исходного графита на параметры микро-, мезо- и макропористой структуры. С помощью низкотемпературной адсорбции/десорбции азота и ртутной порометрии показано, что удельный объем микро-, мезо- и макропор и удельная поверхность ТРГ возрастают по мере уменьшения номера ступени ИСГ. Установлено, что для ТРГ из нитрата графита увеличение размера частиц исходного графита приводит к получению материала с более развитой пористой структурой. Для ТРГ из бисульфата графита такой тенденции не наблюдается. Обработка изотерм низкотемпературной адсорбции азота выявила падение содержания латеральных центров адсорбции ТРГ при уменьшении номера ступени ИСГ независимо от фракционного состава исходного графита. Открытая пористость графитовой фольги, спрессованной из ТРГ, уменьшается с увеличением плотности, тогда как закрытая пористость остается практически неизменной. Характеристический размер пор в графитовой фольге (согласно ртутной порометрии) зависит от приложенного давления сжатия и плотности графитовой фольги. Для графитовой фольги плотностью 1,8 г∙см-3 харктеристический размер пор составляет 20 нм, а для фольги плотностью 0,5 г∙см-3 он увеличивается до 1000 нм. Расчет газопроницаемости по капиллярной модели дает сопоставимые значения размеров проницаемых пор со значениями размеров, определенных ртутной порометрией. Следует отметить, что эффективная площадь поперечного сечения проницаемых пор не коррелирует с открытой пористостью терморасширенного графита. В рамках проведенных исследований были разработаны новые терморасширяющиеся огнезащитные материалы на основе диановых эпоксидных смол и отвердителей аминного и полисульфидного типа с огнезащитной эффективностью до 150 мин в условиях стандартного горения и 120 мин в случае углеводородного сценария развития пожара. Был создан универсальный подход к разработке терморасширяющихся материалов на основе многофакторного анализа влияния компонентов огнезащитной композиции на ее огнезащитную эффективность. Успешно синтезированы новые инициаторы полимеризации фталонитрильных мономеров – 1,3-дииминоизоиндолины. Данные соединения способствуют более быстрой полимеризации фталонитрильных связующих, по сравнению с диаминами и бисфенолом А и являются перспективным классом отвердителей. Впервые были разработаны составы быстроотверждаемых фталонитрильных связующих для формования композитов методом прессования. Цикл получения изделия был сокращен до 80-170 минут, позволяя получить композиты, пригодные для эксплуатации при температурах до 300℃. Такие материалы будут востребованы при создании противопожарных перегородок в реактивных двигателях, транспорте, в качестве стенок отсека для батарей электромобилей. Разработан метод получения углерод-углеродных композитов с использованием фталонитрильных связующих, позволяющий получить материал, не уступающих по свойствам коммерческим аналогам, всего за два цикла пропитки-карбонизации. Получено более 40 новых гомо- и гетероядерных координационных соединений металлов 4, 5, 8-10 групп, стабилизированных краун-эфирами и фенксиминными лигандами. Определены их составы и структуры в конденсированной фазе и в растворах. Показано, что большая часть этих веществ может быть активирована обычными магний- и алюминийорганическими соединениями и проявлять высокую и очень высокую активность в реакциях со- и полимеризации этилена и высших олефинов, приводя к сверхвысокомолекулярным полимерам. Исследованы особенности строения, ионная подвижность, нелинейнооптические и сегнетоэлектрические свойства фосфатов, молибдатов, вольфраматов и иодатов, кристаллизующихся в структурном типе витлокита, аллюодита и других. Для молибдатов и вольфраматов типа аллюодита рассмотрены корреляции ионной проводимости по натрию с заселенностью соответствующих позиций выведены в кристаллической структуре, определены возможные пределы составов двойных молибдатов и вольфраматов этого типа. | ||
| 3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: В твердых растворах Ca9–xMnxR(PO4)7, R = РЗЭ и Sr2.98Eu0.01M0.01(PO4)2, M = Li+, Na+, K+ выявлено аномальное самовосстановление катионов Eu3+ до Eu2+. Образец Sr2.98(Eu3+/2+)0.01Li0.01(PO4)2 обладает наибольшей интенсивностью люминесценции. Цвет люминесценции твердых растворов Sr2.98Eu0.01M0.01(PO4)2 можно регулировать при изменении температуры. Это явление можно использовать для измерения температуры. Установлено влияние метода синтеза на структурные и фотолюминесцентные свойства двойного молибдата K5Eu(MoO4)4, полученного золь-гель, твердофазным методами и выращенного методом Чохральского. Показано, что твердые растворы Ca10.5-хMx(PO4)7, M2+ = Ni, Cu не обладают цитотоксичностью в отношении остеобластов, при этом демонстрируют выраженную антибактериальную активность. В сложнооксидных соединениях и твердых растворах со структурой типа перовскита изучены влияние модифицирующих добавок на морфологию, температуры сегнетоэлектрических фазовых переходов и связанные с ними диэлектрические и пьезоэлектрические параметры. Осуществлён синтез новых фталонитрильных мономеров с P-N мостиками, изучены термические и реологические свойства связующих на их основе и изготовлены полимерные композиционные материалы. Показано, что 1,3-дииминоизоиндолины, которые ранее считались промежуточными структурами при отверждении, действительно намного легче инициируют процесс поликонденсации фталонитрилов по сравнению с ароматическими аминами. Эти соединения могут применяться для формования ПКМ в более мягких условиях, а также для увеличения скорости поликонденсации в целом. Проведено детальное исследование факторов, влияющих на термоокислительную стабильность фталонитрильных полимеров. Обнаружено, что введение негорючих мономеров с фосфатным мостиком повышает термоокислительную способность смол при быстром нагреве. Однако, при длительной выдержке при повышенных температурах (300-350°С) они подвержены не окислению, а термической деструкции, что приводит к снижению срока эксплуатации материалов. Показано, что введение фторов в структуру инициаторов позволяет значительно повысить термоокислительную стабильность, что подтверждает гипотезу о том, что начинается именно с окисления ароматических колец инициаторов поликонденсации. Продолжены работы по синтезу фотоотверждаемых мономеров, несущие фталонитрильные группы. Определены константы сополимеризации новых мономеров и стандартных компонентов составов для стериолитографии. Разработаны новые огнезащитные терморасширяющиеся материалы на основе эпоксидных полимеров, а также сополимеров акрилатов и винилкарбоксилатов, обеспечивающие пределы огнестойкости защищаемых конструкций от 60 до 150 мин, изучена зависимость теплофизические свойства огнезащитных покрытий на их основе от типа используемой полимерной основы и молекулярной массы используемых полимеров. Для огнезащитных материалов на основе ПВХ-пластиката, применяемых в качестве огнестойких уплотнителей, изучена зависимость огнезащитных, физико-механических свойств и термоаналитических параметров материалов от характеристик используемого ПВХ, типа интумесцентного наполнителя и пластификатора. Получены интеркалированные соединения графита (ИСГ) с различным номером ступени из высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и азотной кислоты химическим способом. Терморасширенный графит (ТРГ) получен путем гидролиза ИСГ и последующего термоудара. Изучена зависимость внутренней пористой структуры ТРГ от глубины окисления графитовой матрицы. Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота изучена микро- и мезопористая структура. Проведена обработка экспериментальных данных современным методом 2D-NLDFT с целью расчета распределения пор по размеру и объема пор. Установлены характеристики макропористой структуры при помощи ртутной порометрии. Также изучены параметры пористой структуры путем получения при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и обработки множества изображений сечений частиц ТРГ. Создан метод, основанный на глубокой сверхточной нейронной сети, позволяющий значительно ускорить обработку изображений без существенной потери точности. Большой объем макро- и мезо-/микропор, исследованный методами ртутной порометрии и адсорбционно-десорбционного азота, приводит к высокой скорости сорбции и сорбционной емкости ТРГ до по отношению к нефти и жидким углеводородам. Исследовано влияние условий получения графитовой фольги, спрессованной из ТРГ, на газопроницаемость и термоокислительную стабильность материалов. Получены новые каталитические системы на основе металлов 4 группы с феноксииминными лигандами и краун-эфирами. Все синтезированные комплексы протестированы в реакции полимеризации этилена, показана их способность к активации модифицированными производными алкоксоалюминия и комбинированных Al/Mg активаторов, что приводит к получению, сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярными массами до 6 млн. Да, пределами прочности пленок, полученных из них безрастворным методом, до 2,3 ГПа и модулем упругости до 147 ГПа. Изучены реологические характеристики расплава полимера. Найдено, что отсутствие точки кроссовера не позволяет сравнивать значения молекулярно-массового распределения полимеров, полученных на некоторых типах катализаторов, например, использующих фторированные и нефторированные лиганды в пре-катализаторах. Молекулярные массы этилен-октеновых сополимеров (5,3–8,7·105 Да) оказались значительно ниже, чем у образцов полиэтилена (1,9·106–2,9·106 Да). Процент внедрения сомономера в этиленовую цепь составляет 1,5–4,2 моль %. Построено изотермическое сечение системы Tb-Mn-Ga при 870 К, впервые синтезировано порядка 40 новых тройных, квазибинарных и квазитройных ИМС РЗМ. Определена/уточнена их кристаллическая структура, впервые определены их магнитные свойства и магнитокалорический эффект. Изучено явление магнитного катализа марганца, заключающегося в индуцировании ферромагнитного упорядочения подрешетки редкоземельных металлов. Методом нейтронографии определена магнитная структура Tb5Si3 – антиферромагнетика в приложенном магнитом поле. | ||
| 4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: В результате спектроскопических исследований каталитических систем составов LTiIVCl2 (и LTiIV(OR)2)- AlClEt2-MgBu2 и LTiIV(OR)2- AlClEt2-MgBu2) показано, что при их формировании в среде ароматических и алифатических углеводородов образуются молекулярные комплексы, в то время как ионные соединения присутствуют в минорных количествах. Этот результат указывает на более сложный механизм циглеровского катализа по сравнению с принятым в настоящее время. Все полученные тройные ИМС РЗЭ обладают интересными магнитными свойствами, но пока они недостаточны для того, чтобы рекомендовать их в качестве магнитных материалов для использования в рефрижераторной технике. В то же время полученные научные результаты указывают на вектор развития этой темы, который, возможно, приведет к желаемому результату. В результате проведенных исследований по поиску новых эффективных люминофоров для светодиодов и люминесцентных термометров предложено несколько соединений. Так, незначительное уменьшение интенсивности свечения Eu3+ на ~26% и 18% (в зависимости от энергии перехода) при увеличении температуры от 300 К до 420 К позволяет рассматривать Eu-содержащий Na3Sc2-xRx(PO4)3 со структурой NASICONа как материал для светодиодов. Результаты исследования модибдатного соединения с структурой пальмиерита (совместно с сотрудниками Института физики твердого тела (г. Черноголовка)) позволило предложить его в качестве материала для оптики ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов. Изучение антибактериальных свойств соединений со структурой b-Ca3(PO4)2, легированных двухвалентными катионами (Cu, Ni и Co), позволило рассматривать данные фосфаты в качестве перспективных кандидатов для антиинфекционных костезамещающие материалов. Согласно полученным результатам проведенного сравнительного исследования влияния антипиренов различного состава на термоокислительное разложение этиленвинилацетата с массовой долей звеньев винилацетата 26–30%, термостойкость полимерного компаунда зависит от температуры начала разложения антипирена, на значение которого влияют свойства полимерной матрицы. Полученные данные позволили разработать наполненные полимерные композиции с полифисфатным антипиреном, которые могут быть использованы при создании гибких огнезащитных терморасширяющихся огнезащитных материалов для гражданского и промышленного строительства. Показано, что структура терморасширенного графита, помимо sp2 гибридизованных атомов углерода содержит «дефектный» углерод, связанный с атомами кислорода, которые повышают гидрофильность поверхности ТРГ. Ее обработка полисилоксаном с гидрофобными метильными и фенильными заместителями приводит к возникновению связей кремний-кислород и кремний-углерод и снижению сорбционной емкости по воде на порядок по сравнению с немодифицированным ТРГ. Разработаны три типа связующих перспективных для формования ПКМ методом вакуумной инфузии на основе мономеров с фосфатным мостиком, эвтектических смесей с Т.пл 115-215 оС и на основе эфиров аминофенолов фосфорной кислоты. Наилучшим результатом признано использование в качестве связующих эфиров аминофенолов фосфорной кислоты (АФК), способных инициировать поликонденсацию фталонитрилов, имеющих гибкий фосфатный мостик, а также снижающих температуру плавления соединения и препятствующих горению. Кроме того данные соединения характеризуются повышенной гидролитической стабильностью по сравнению с фталонитрильным мономером, несущим фосфатный мостик. | ||
| 5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: Таким образом, получены новые координационные соединения бромида никеля(+2) с пиразолсодержащими лигандами NNNX-типа (X = O, N, S) и комплексы тетрахлорида титана с диольными лигандами, ТАДДОЛами и краун-эфиром. Их состав и строение подтверждены методами элементного анализа, ¹H, ¹³C ЯМР -, ИК-спектроскопии и структурного анализа. Установлено влияние природы и количества донорных атомов и структуры лигандов на состав и строение координационных соединений с их участием и каталитические свойства систем, сформированных при на их основе, в реакции олигомеризации, полимеризации и сополимеризации этилена. Показан кратный рост активности каталитических систем на основе аква-комплексов никеля (+2) по сравнению с безводными аналогами при сохранении высокой селективности при одновременном увеличении доли октеновой фракции в продуктах олигомеризации. Путем дуговой плавки и последующего отжига при 870 К получены тройные соединения на основе редкоземельных элементов состава R26Co5–6In12-11 (R Y, Tb–Tm), кристаллизующиеся в тетрагональной структуре типа Sm26Co11Ga6 (пр. гр. P4/mbm). Параметры решетки соответствуют правилу сжатия лантанидов, уменьшаясь с a = 1,19413 нм и c = 1,58441 нм для Tb26Co5In12 до a = 1,17353 нм и c = 1,56770 нм для Tm26Co5.2In11.8. Tb26Co5In12 является ферромагнитным с температурой Кюри TC = 72 К и демонстрирует два смешанных ферро-антиферромагнитных упорядочения при Tm' ≈66 К и Tm = 18 К, соответственно. Tb26Co5In12 обладает отличными свойствами твердого магнита, например, коэрцитивным полем 18 КЭ, намагниченностью насыщения 166 Мкб/фу и теоретическим максимальным энергетическим произведением (BH) max ≈314 кДж/м3 при 2 К. Магнитокалорический эффект поликристалла Tb26Co5In12 был исследован с помощью измерений магнитной и теплоемкости. Многокомпонентное соединение Gd0.2Tb0.2Dy0.2Ho0.2Er0.2Ni (ромбическая решетка FeB-типа, пр. гр. Pnma) с высокоэнтропийным замещением в редкоземельном (R) участке фазы RNi, ферромагнитно упорядочивается при ~66 К (TC). Образец гидрида Gd0.2Tb0.2Dy0.2Ho0.2Er0.2NiH1.4 переходит из парамагнитного состояния в ферромагнитное при температуре ≈6 К. По данным зависимости намагниченности от поля (M-H) рассчитывается изотермическое изменение магнитной энтропии (ΔSm). Магнитокалорический эффект в гидриде несколько снижен по сравнению с исходным соединением Gd0.2Tb0.2Dy0.2Ho0.2Er0.2Ni. Подтверждено обнаруженное нами явление магнитного катализа марганца как эффективного метода модифицирования магнитных свойств ИМС РЗМ. Разработаны новые эпоксидные огнезащитные материалы на основе тиокольных связующих, имеющие высокую огнезащитную эффективность (в диапазоне 60–120 мин). Для полученных композиций проведены термоаналитические исследования, а также выполнены ускоренные климатические испытания, показавшие возможность эксплуатации разработанных материалов в течение 25 лет в условиях умеренного и холодного климата. Введение бисульфатного окисленного графита, предварительно обработанного пентаоксидом фосфора, в количестве 22,5 масс. % в состав интумесцентной композиции на основе хлорвинилового связующего позволило на 24% увеличить огнезащитную эффективность данного материала. Показано, что полифосфат и фосфат меламина способны выступать в качестве эффективных антипиренов в составе полимерных композиций на основе ЭВА, которые применяются для создания гибких огнезащитных терморасширяющихся уплотнителей. Данные антипирены позволяют увеличить температуры начала разложения связующего и полной его деструкции в условиях термического окисления в воздушной среде. В результате проделанной работы получены новые узкополосные люминофоры. Установлено, что изменение анионной подрешетки структуры при постоянной концентрации ионов РЗЭ является перспективным способом улучшения фотолюминофорных свойств соединений со структурой типа β-TCP. Изменение анионной части структуры с заменой PO4 → VO4 приводит к увеличению люминесценции Eu3+ в 1.4 раза по сравнению с фосфатом Ca9La(PO4)7:Eu3+ и в 1.6 раза в ванадате Ca9La(VO4)7:Eu3+. Квантовый выход достигает 34%. Разработанные покрытия на основе тетраэтоксисилана позволяют значительно повысить гидрофобность поверхности графитовой фольги, что препятствует проникновению воды и водных сред в поры материала и повышает ее герметизирующую способность по отношению к этим средам. Повышенная термическая стабильность ГФ делает этот материал пригодным для применений при высоких температурах (500-600 °C), включающих использование уплотнительных материалов для нефтепереработки и ядерной энергетики. Разработанные методики позволяют получать ТРГ с нанесенными на его поверхность частицами металлической фазы (Fe, Co, Ni, Au, Pt и сплавы), размер которых находится в диапазоне от нескольких нанометров до нескольких микрометров, который обладает высокой намагниченностью насыщения до 80 эме/г и низкой насыпной плотностью до 3-5 г/л. Проведенные в этом году комплексные исследования позволили существенно продвинуться в решении фундаментальных проблем, сдерживающих применение фталонитрильных композитов. Разработанные решения носят как фундаментальный, так и прикладной характер. Созданы и испытаны эффективные барьерные покрытия, научно обоснован и подтвержден метод повышения собственной термоокислительной стабильности путем фторирования, предложен новый класс гибридных компонентов для создания огнестойких материалов и впервые адаптированы фталонитрильные системы для аддитивного производства. Эти достижения закладывают прочную научно-техническую основу для создания нового поколения полимерных композиционных материалов, способных функционировать в экстремальных условиях, что соответствует стратегическим задачам развития высокотехнологичных отраслей промышленности. | ||
| 6 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: - | ||
| 7 | 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: - | ||
| 8 | 1 января 2028 г.-31 декабря 2028 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: - | ||
| 9 | 1 января 2029 г.-31 декабря 2029 г. | Вещества и материалы для обеспечения безопасности, надежности и энергоэффективности |
| Результаты этапа: - | ||
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".