Том 86, № 4 (2024)

Технология магнитореологического полирования широко применяется при обработке высокоточных оптических элементов. Одним из определяющих факторов в технологии магнитореологического полирования является природа и качество наноабразива в составе магнитореологической суспензии. В данном исследовании разработан способ золь-гель синтеза наносфер аморфного диоксида кремния, применяющегося в качестве наноабразива при магнитореологическом полировании водорастворимых кристаллов, используемых для изготовления нелинейно-оптических элементов лазерной техники. Технический результат достигнут введением в состав магнитореологической суспензии синтезированного наноабразива диоксида кремния. Представлены физико-химические характеристики полученного наноабразива. Результаты электронной микроскопии подтверждают сферическую морфологию частиц SiO₂, а также установлено распределение частиц по размерам, варьирующееся в пределах 40–60 нм, что обеспечивает однородность и качество обработки поверхности оптических элементов магнитореологической суспензией. Структурные свойства наноабразива SiO₂ были исследованы методом рентгеновской порошковой дифракции. Введение в состав магнитореологической суспензии наноабразива SiO₂ позволило достичь высокого качества обработки и чистоты поверхности, а также обеспечило финишное полирование поверхности монокристаллов KDP до значения шероховатости не более 6 Å. Результаты работы представляют интерес для оптимизации процесса и совершенствования технологии магнитореологического полирования.

Методом пропитки поверхности монокристаллического кремния прекурсорами (водным раствором соответствующей соли) были синтезированы наночастицы золота, никеля и платины. Исследована морфология образовавшихся наноструктурированных покрытий, определены электронное строение и адсорбционные свойства синтезированных наночастиц по отношению к Н₂, О₂, Н₂О. Было установлено, что окисленные наночастицы никеля восстанавливаются молекулярным водородом, а беспримесные наночастицы платины окисляются молекулярным кислородом уже при комнатной температуре, что не наблюдается для частиц, нанесенных аналогичным способом на высокоориентированный пиролитический графит. Также нами было обнаружено, что образование молекул воды на наночастицах золота при взаимодействии с Н₂ и О₂ протекает в две стадии в отличие от трехстадийного процесса (последовательная экспозиция в Н₂, О₂, Н₂), характерного для наночастиц, нанесенных на графит. Различия адсорбционных свойств наночастиц одного типа, нанесенных на графит и кремний, связаны с адсорбцией значительного количества тестовых газов на последнем.

Синтезировано три образца магнитной жидкости на основе частиц магнетита, стабилизированных двойным слоем ПАВ в воде. Для стабилизации образцов использовались лауриновая, олеиновая кислоты и их соли в трех различных сочетаниях. У синтезированных образцов была измерена вязкость в зависимости от концентрации, температуры и скорости сдвига. С ростом температуры вязкость образца жидкости, стабилизированного двойным слоем лауриновой кислоты, не убывает относительно вязкости воды, как это наблюдалось ранее для классических магнитных жидкостей, а растет. У образца, стабилизированного двумя слоями лауриновой и олеиновой кислот, температурная зависимость относительной вязкости имеет немонотонный вид. Относительная вязкость образца, стабилизированного двойным слоем олеиновой кислоты, практически не зависит от температуры. Для определения концентрации образцов выполнялись измерения кривых намагничивания с последующим их гранулометрическим анализом. Установлено, что дисперсный состав образцов при их разведении остается неизменным. Обнаружено, что с увеличением концентрации магнитной жидкости ее начальная магнитная восприимчивость растет медленнее, чем это предсказывает модель модифицированного эффективного поля. В отличие от модели МЭП (и не только ее), коэффициент при квадратичном члене в разложении начальной восприимчивости в ряд по восприимчивости Ланжевена оказался существенно меньше 1/3. Таким образом, для описания свойств магнитных жидкостей, стабилизированных с помощью двойного слоя ПАВ, требуется построение новых теорий диполь-дипольного взаимодействия частиц.

Показано, что коллоидная система Pd(Acаc)₂–mod–H₂, где mod – хиральные стабилизаторы молекулярного (8S,9R)-цинхонидин, (-)-Сin, и ионного (-)-Cin*HCl и (-)-Cin*2HCl типа, активна в асимметрическом гидрировании N-ацетил-α-амидокоричной кислоты (α-ААКК) при комнатной температуре и давлении Н₂ 5 атм. В присутствии протонированных форм цинхонидина наблюдалась реакция этерификации продукта N-ацетилфенилаланина (N-АФА). Избыток R-(-)-энантиомера N-ацетилфенилаланина достигает 78% на системе Pd(Acac)₂–(-)-Сin–H₂ при отношении (-)-Сin/Pd = 1.5, тогда как протонированные формы хинного алкалоида в качестве модификаторов каталитической системы показывают меньшую эффективность в отношении хиральной индукции. С применением РФА и ПЭМ ВР установлено формирование наночастиц палладия со средними размерами 5.3 ± 0.8 нм и 4.2 ± 0.5 нм для систем Pd(Acаc)₂–(-)-Cin–H₂ и Pd(Acac)₂–(-)-Сin *HCl–H₂ соответственно.

Изучено мицеллообразование неионных ПАВ (нПАВ) полиоксиэтилированных алкилфенолов Тритон Х-100 (ТХ-100) и Тритон Х-114 (ТХ-114) в водных растворах спектрофотометрическим методом. Рассчитаны спектральные характеристики кривых поглощения растворов нПАВ в диапазонах концентраций: 0.02–0.80 ммоль/л для ТХ-100 и 0.02–0.40 ммоль/л для ТХ-114. Исследовано влияние шага сканирования по шкале длин волн (0.1, 0.2, 0.5 и 1.0 нм) на положение максимумов и интенсивность поглощения. Установлено, что оптическая плотность монотонно возрастает во всем диапазоне концентраций. Выявлено, что при всех шагах сканирования происходит батохромный сдвиг максимума поглощения длинноволновой полосы (275 нм) на 1.5 нм (ТХ-114) и 2.0 нм (ТХ-100) при определенной концентрации нПАВ. На кривой зависимости положения максимума поглощения от концентрации нПАВ наблюдается характерный излом, положение которого зависит от шага сканирования. Предложен новый способ спектрофотометрического определения критических концентраций мицеллообразования (ККМ) ТХ-100 и ТХ-114, основанный на установлении зависимости положения максимума поглощения длинноволновой полосы в электронном спектре поглощения от концентрации нПАВ в водном растворе. Установлено, что для графического определения ККМ оптимальным шагом сканирования является 0.1 нм. Определены значения ККМ для ТХ-100 и ТХ-114, которые составили (0.24 ± 0.02) ммоль/л и (0.20 ± 0.01) ммоль/л соответственно, согласующиеся с литературными данными.