Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 49, № 6 (2023)
Статьи
Определение механических характеристик керамики “Идеал” (композита алмаз–карбид кремния)
Аннотация
В работе исследован новый композиционный керамический материал алмаз–карбид кремния – “Идеал”. Определены его механические характеристики. Впервые проведено комплексное определение коэффициента Пуассона, модуля сдвига, модуля объемного сжатия и поперечная скорость звука. Коэффициент Пуассона близок от 0.008 до 0.01, что в свою очередь свидетельствует о абсолютно хрупком характере разрушения керамики “Идеал” при нагружении. Рассчитаны критерии, позволяющие оценивать разные материалы, используемые для бронезащиты.
573-579
Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K15, K6, K5, K4 для самосборки кристаллических структур Pu31Rh20-tI204, Pu20Os12-tI32, (Pu4Co)2(Pu4)-tI28, (Ti4Ni)2(Bi4)-tI28, Bi4-tI8
Аннотация
С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур с пространственной группой I4/mcm: Pu31Rh20-tI204: a = 11.076 Å, c = = 36.933 Å, V = 4530.86 Å3, Pu20Os12-tI32: a = 10.882 Å, c = 5.665 Å, V = 670.8 Å3 (Pu4Co)2(Pu4)-tI28: a = 10.475 Å, c = 5.340 Å, V = 585.9Å3 (Ti4Ni)2(Bi4)-tI28: a = = 10.554 Å, c = 4.814 Å, V = 536.2Å3, Bi4-tI8: a = 8.518 Å, c = 4.164 Å, V = 302.15 Å3. Для кристаллической структуры Pu31Rh20-tI204 установлены 113 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 4 (14 вариантов), 5 (61 вариантов) и 6 (38 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием трех типов каркас-образующих полиэдров: K15 = = Pu@14(Rh2Pu5)2 с симметрией –42m, сдвоенных пирамид K10 = (Rh@Pu4)2 с симметрией 4, октаэдров K6 = 0@8(Rh2Pu6) c симметрией mmm и спейсеров Rh. Для кристаллической структуры Pu20Os12-tI32 определены каркас-образующие полиэдры в виде пирамиды K5 = 0@OsPu4 с симметрией 4, и спейсеры Pu и Os. Для кристаллической структуры (Ti4Ni)2(Bi4) определены каркас-образующие пирамиды K5 = = 0@Ti4Ni и тетраэдры K4 = 0@Bi4. Для кристаллической структуры (Pu4Co)2(Pu4)-tI28 определены каркас-образующие пирамиды K5 = 0@ Pu4Co и тетраэдры K4 = 0@Pu4. Для кристаллической структуры Bi4-tI8 определены каркас-образующие тетраэдры K4 = 0@Bi4. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.
580-596
Люминесцентные свойства композиционных материалов на основе пористых стекол, активированных серебром и лантаном
Аннотация
Синтезированы композиционные материалы (КМ) на основе матриц из высококремнеземных нанопористых стекол, активированных серебром и лантаном. Установлено, что образцы КМ в зависимости от состава обладают люминесценцией в УФ, фиолетово-синем, зеленом, красном и инфракрасном спектральных диапазонах, обусловленной присутствием изолированных Ag+-ионов, парных центров Ag+–Ag+, молекулярных кластеров и наночастиц серебра, кислородных вакансий в La2O3 наряду с различными кремниевыми дефектными центрами.
597-605
Исследование теплофизических свойств алюмофосфатных и боросиликатных стекол методом ДСК
Аннотация
Предложена и опробована методика экспериментального определения теплофизических характеристик неактивных алюмофосфатных и боросиликатных стекол методом дифференциально сканирующей калориметрии. Показаны преимущества данной методики измерений. Для стеклоподобных матриц различного состава определены удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности. Полученные экспериментальные значения позволили рассчитать значения температуропроводности. Доказана применимость данного метода при работе с реальными образцами остеклованных высокоактивных отходов для изучения их свойств и формирования на их основе базы данных.
606-618
Спектральные свойства наноструктурированных композиционных стекломатериалов, активированных иттрием в присутствии меди либо висмута
Аннотация
Синтезированы композиционные материалы (КМ) на основе матриц из пористых стекол, активированные иттрием в присутствии меди либо висмута. Установлено, что образцы КМ в зависимости от состава обладают УФ, сине-зеленой, красной и инфракрасной люминесценцией, обусловленной присутствием различных центров, в том числе Bi3+ и Cu+ ионов, F центров в Y2O3, молекулярных ионов \({\text{O}}_{3}^{{ - 2}},\) ассоциированных с катионными вакансиями Y3+.
619-631
Молекулярно-динамическое моделирование структуры боросиликатного стекла марки Е по кристаллическому структурному шаблону
Аннотация
Предложен новый метод молекулярно-динамического моделирования структуры стекол, использующий кристаллический структурный шаблон. Шаблон основывается на элементарной ячейке кристаллической фазы, чей состав качественно подобен моделируемому стеклу. С помощью этого подхода и многосоставного молекулярно-динамического моделирования смоделирована пространственная структура боросиликатного стекла марки Е, воспроизводящая его физико-химические характеристики. Предложенный метод позволяет с большей производительностью и устойчивостью моделировать структуру стекла методами классической молекулярной динамики.
632-641
Синтез и структура новых цинковых дифосфатов калия и цезия
Аннотация
В статье приведены результаты исследования новых твердых растворов, формирующихся в системе дифосфатов щелочных элементов и цинка: K2Zn3(P2O7)2–Cs2Zn3(P2O7)2. Полученные материалы перспективны в качестве матриц для создания люминофоров. На образцах, полученных твердофазным синтезом, методом рентгенофазового анализа установлено формирование фаз, содержащих два щелочных катиона, представлены результаты исследования их термостабильности.
642-650
Влияние условий синтеза ксерогелей и порошков на свойства керамики на основе t-ZrO2 в системе ZrO2–СeO2–Al2O3
Аннотация
Методом совместного осаждения гидроксидов из водных растворов азотнокислых солей циркония ZrO(NO3)2⋅2H2O, алюминия Al(NO3)3⋅9Н2O и церия Се(NO3)3⋅9Н2O водным 1 М раствором аммиака NH4OH синтезированы ксерогели и порошки твердого раствора на основе диоксида циркония. Получена плотная керамика с низкими значениями пористости и водопоглощения. Проведена оценка влияния ультразвуковой обработки осадка и механообработки ксерогеля на физико-химические свойства полученных материалов.
651-661
Исследование и оптимизация процессов кристаллизации растворов гибридных галогенидных перовскитов состава CH3NH3PBI3
Аннотация
Для осаждения и кристаллизации раствора гибридного галогенидного соединения состава CH3NH3PbI3, обладающего структурой перовскита использовался метод одноступенчатого центрифугирования. Процесс отжига слоев со структурой перовскита проводился в диапазоне температур 80–140°С, во время которого происходило удаление избытка растворителя N-метилпирролидона за счет испарения. Проведен рентгенофазовый анализ синтезированного слоя. Изучены морфология поверхности слоев после кристаллизации и спектры пропускания в оптическом диапазоне. Эксперименты и результаты исследований показали, что оптимальным температурным режимом при формировании и кристаллизации пленок перовскита трийодидметиламмоний свинец являлась температура 100–110°С. Слои со структурой перовскита, полученные в таких режимах обработки, имели морфологию поверхности с равномерной зернистой структурой кристаллов и характеризовались высокой однородностью. Более того, в солнечных ячейках, полученных на основе перовскитоподобных структур CH3NH3PbI3 с температурой отжига 100–110°С токи короткого замыкания достигали значений 16.0 мА/см2. В тоже время при температурах отжига слоев со структурой перовскита выше 120°С максимальное значение токов короткого замыкания не превышало 14.0 мА/см2.
662-671
Влияние условий маннит-нитратного синтеза на фотокаталитические свойства φ-Bi8Pb5O17
Аннотация
В статье приведены результаты исследования новых керамических материалов φ‑Bi8Pb5O17, полученных методом пиролиза с использованием маннита C6H14O6 в качестве топлива-восстановителя. Методом анализа спектров диффузного отражения с использованием построения Тауца определены значения ширины запрещенной зоны полученных составов. Они находятся в диапазоне от 2.57 до 2.67 эВ, что соответствует фотокатализаторам видимого света. Степень деградации метиленового оранжевого при использовании синтезированных образцов составила от 95 до 99% при облучении в течение 3 ч люминесцентной ртутной лампой.
672-680
Исследование влияния низких температур на физико-химические свойства ксерогелей, порошков и керамики на основе ZrO2
Аннотация
Методом совместного осаждения гидроксидов в системе ZrO2–CaO–MgO получены ксерогели, порошки и керамика на их основе. Исследовано влияние низких температур при получении прекурсоров на фазовый состав и физико-химические свойства материалов. Показано, что применение криообработки осадка позволяет снизить открытую пористость и водопоглощение керамики.
681-688
Атмосферостойкость органосиликаных покрытий в условиях тропического климата в зависимости от выбора пигмента
Аннотация
Представлены результаты исследования атмосферостойкости защитно-декоративных органосиликатных покрытий, приготовленных с использованием органосиликатных композиций на основе полидиметилфенилсилоксана в качестве связующего и гидросиликатов в качестве наполнителей. Цвет покрытий варьировался за счет использования пигментов: природных минералов FeOx желтых, красно-коричневых и коричневых оттенков цветов. Методами рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализа установлено, что состав минералов в первую очередь определяется оксидами железа в кристаллической модификации гематита (α-Fe2O3) и гетита (α‑FeO(OH)). Пигменты содержат небольшое количество примесных соединений ряда элементов, вносящих вклад в цветовую гамму покрытий. Органосиликатные покрытия экспонировались в течение 11 мес. в тропическом климате двух климатических зон Вьетнама (в пригородах Нячанга и Хошимина). Высокая коррозионная стойкость и стабильность цвета покрытий были установлены в течение всего периода испытаний. По незначительным изменениям цвета и блеска, выявленным спектрофотометрическим и фотоэлектрическим методами, показано, что более высокая стойкость к солнечной радиации и другим неблагоприятным климатическим факторам характерна для покрытий с коричневым пигментом на основе гематита, а наименьшая – с желтым пигментом на основе гетита.
689-699
Краткие Сообщения
Анализ степени кристалличности алюмосиликатов подгруппы каолинита по данным ИК-спектроскопии
Аннотация
Проведен анализ данных рентгеновской дифракции и ИК-спектроскопии синтетических алюмосиликатов подгруппы каолинита с различной степенью кристалличности. Образцы были получены в гидротермальных условиях в щелочной и нейтральной средах с различной продолжительностью синтеза. Показано, что с увеличением времени синтеза наблюдается постепенный переход аморфной фазы в кристаллическую, что отражается на ИК-спектрах смещением полос, связанных с колебаниями групп в октаэдрических и тетраэдрических сетках. Первая полоса валентных колебаний гидроксильных групп при 3628 см–1 появляется через трое суток гидротермальной обработки в нейтральной среде, а в щелочных условиях при той же длительности обработки наблюдаются еще две полосы при 3687 и 3668 см–1. Обнаруженные изменения в ИК-спектрах соответствуют появлению характеристических рентгеновских отражений галлуазита по данным РФА. Таким образом, ИК-спектроскопия может быть рассмотрена как метод качественной оценки степени кристалличности.
700-705
Исследование стабильности цеолитов в модельных биологических средах
Аннотация
Проведено исследование стабильности синтетических и природных цеолитов в модельных биологических средах, имитирующих среду желудка (pH 1.8), плазму крови (pH 6.9) и кишечника (pH 8). Изучено влияние длительного воздействия (до 7 сут) биологических сред на кристаллическую структуру цеолитов Beta, Rho, Y и клиноптилолита. Степень деградации кристаллической структуры цеолитов контролировали с помощью рентгенофазового анализа. На основании полученных результатов сделаны выводы о перспективах применения синтетических и природных цеолитов в качестве носителей лекарственных препаратов.
706-709
Кристаллическая структура твердого раствора Sr0.5Ba0.5Bi2O(BO3)2
Аннотация
В статье представлены результаты расшифровки и уточнения кристаллической структуры твердого раствора Sr0.5Ba0.5Bi2O(BO3)2. Уточнено распределение катионов по позициям, которое показало, что Sr входит в наименьшие позиции M3 и M1, Ba входит в позиции M1 и M2, а Bi во все три крупные катионные позиции. Проведено сопоставление кристаллической структуры Sr0.5Ba0.5Bi2O(BO3)2 с конечными членами ряда твердых растворов SrBi2O(BO3)2 и BaBi2O(BO3)2.
710-716