На основе инертного к спеканию окисда иттрия, обладающего кубической сингонией, получены пористые керамические материалы, в том числе с введением ?-Al2O3 порядка 10 %. Выявлены характеристики пористой структуры и фильтрационные свойства синтезированной керамики. Также проведены испытания материалов в условиях воздействия агрессивных сред (водные растворы кислоты H2SO4 (20 масс. %) и щелочи KOH (10 масс. %)) и термоциклических нагрузок. Результаты исследований показали, что полученные материалы не подвергаются деформации и деструкции в агрессивных средах. Термоциклические испытания не выявили деградации физико-механических характеристик исследуемых образцов. Экспериментальные исследования разделения твердых и жидких компонентов суспензий на пористых керамических мембранах установили эффективность отбраковки модельных частиц SiC размером D50 = 500 нм более 99,9 %. Достигнутые эксплуатационные характеристики в сочетании с развитым поровым пространством синтезированных материалов позволяют эффективно применять их для микро- и ультрафильтрации жидкостей и процессов катализа в условиях воздействия агрессивных сред и высоких термических нагрузок.
Представлены результаты синтеза муллитокремнеземистой керамики с улучшенными электрофизическими характеристиками на основе природного каолинитового сырья, добытого в Оренбургской области. Основное внимание уделено исследованию влияния термической обработки и степени дисперсности исходного материала на формирование фазового состава. Для анализа использованы методы дифференциально-термического анализа, моделирования тепловых процессов при обжиге, а также рентгенофазовый анализ для идентификации фаз. Показано, что выбор оптимального температурного режима и предварительная механическая (измельчение) и химическая (щавелевая кислота) активация позволяют добиться стабилизации муллитовой фазы и снижения созревания остаточного кремнезема. Это обеспечивает низкие значения диэлектрических потерь в широком частотном диапазоне, а также повышенную термостойкость и теплоизоляционные свойства материала. Полученные образцы не только удовлетворяют, но и превышают требования ГОСТ 20419–83 по ключевым параметрам, таким как теплопроводность и диэлектрические потери, что подтверждает их перспективность для использования в электроизоляционных конструкциях и тепловых барьерах в энергетике и машиностроении.
Рассмотрены возможность использования отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов ванадиевого производства для плазменного синтеза марблита и конструктивные элементы плазменной стекловаренной печи. Исследованы эксплуатационные показатели марблита, такие как водостойкость, морозостойкость, микротвердость и фазовый состав. В системе CIE L*a*b* определены цветовые характеристики марблита.
Разработана техническая керамика для мелющих тел, рассмотрено влияние дисперсного оксида на ее основные свойства. Показано, что в качестве глиноземсодержащего компонента использовали отходы катализатора газоперерабатывающей отрасли. Дисперсный оксид алюминия получен из химических реагентов цитратным золь-гель методом. Установлено, что введение нанодисперсного оксида алюминия в количестве 3 масс. % сверх 100 масс. % от общей массы приводит к увеличению коэффициента истираемости, кислотостойкости и прочности разработанной технической керамики.
Представлены результаты исследования, посвященного разработке метода лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (ЛИЭС) для контроля однородности химического состава оптических стекол. Разработан количественный метод исследования распределения свинца по площади поверхности образцов в свинцово-силикатных стеклах на основе ЛИЭС. Оптимизированы параметры воздействия лазерного излучения на поверхность свинцово-силикатных стекол (энергия импульса, частота повторения лазерных импульсов, длина волны лазера, задержка между импульсом и регистрацией аналитического сигнала). Установлен минимальный шаг сканирования химического состава по площади поверхности образца, равный 300 мкм.
Методом спекания получены композиционные керамические материалы на основе нанопорошков SiO2–Al2O3–ZrO2 и исследованы их свойства. Перед спеканием порошки были подвергнуты механоактивации на планетарной шаровой мельнице с использованием диоксидциркониевых шаров в качестве размольных тел. Активированные порошки были спрессованы под давлением прессования 50, 100, 200 и 300 МПа. Консолидирование производилось в атмосферной высокотемпературной печи при 1700 ?. Поверхность спеченных объемных образцов была исследована с помощью растрового электронного микроскопа. Элементный анализ позволил установить закономерности распределения химических элементов. Установлено, что во всех исследуемых образцах наблюдается формирование двух фаз – Al6Si2O13 и ZrSiO4. Определена пористость образцов и установлена зависимость данного параметра от прикладываемого давления прессования. Исследованы механические свойства образцов с помощью наноиндентирования: твердость индентирования и модуль упругости, а при проведении скретч-тестирования установлены пределы прочности на изгиб исследуемых образцов. Трещиностойкость образцов определяли методом индентирования с использованием зависимости Маршала–Эванса. Определено влияние соотношения исходных компонентов и прикладываемого давления прессования на физико-механические свойства полученной композитной керамики.
Представлены результаты исследований борофосфатных стекол, содержащих добавку соли FLiNaK – эвтектической смеси фторидов щелочных металлов состава 46,5 мол. % LiF–11,5 мол. % NaF–42 мол. % KF, – как одного из видов радиоактивных отходов от разрабатываемых жидкосолевых ядерных реакторов. Полученные стекла демонстрируют высокий процент включаемости FLiNaK, достигающий 20…25 масс. %, и сохраняют однородную аморфную структуру с равномерным распределением элементов по объему. Начиная с содержания FLiNaK 25 масс. % стекла кристаллизуются с образованием фазы эльпасолита K2NaAlF6. По данным рентгенодифракционных исследований, в зависимости от содержания фторидов в стекле обнаружены определенные закономерности, указывающие на наличие корреляции между преобразованием локальной структуры стекла и формированием кристаллической фазы, что в дальнейшем будет исследоваться более подробно. Исследования химической и механической стабильности полученных стекол с содержанием FLiNaK не более 20 масс. % свидетельствуют о том, что эти стекла удовлетворяют нормативным требованиям к стекольным матрицам, применяемым для иммобилизации радиоактивных отходов. При этом на зависимости этих свойств от содержания FLiNaK обнаружено наличие экстремума, приходящегося на значение 7 масс. % FLiNaK, однако каких-либо корреляций со структурными изменениями не выявляется.
Получены кремнеземные адсорбенты с органосилсесквиоксановыми фрагментами, имеющие в своем составе органические радикалы, для использования в процессе адсорбционного разделения кислородно-аргоновой смеси методом короткоцикловой адсорбции (КЦА). В качестве базовой методики синтеза адсорбентов была выбрана схема золь-гель процесса направленной сополиконденсации смеси реагентов. Материалы исследовали методами термогравиметрии и низкотемпературной адсорбции азота. Представлены результаты исследования их адсорбционных свойств по кислороду и аргону. Наибольшей селективностью в отношении аргона обладал имеющий в своем составе (диэтиламинометил) силсесквиокси-группы образец кремнезема с максимальным значением суммарного объема микро- и мезопор и широким распределением объемов мезопор по радиусам.
Восстановление природных экосистем в настоящее время стало одной из главных задач, требующих неотложного поиска эффективных решений. В связи с серьезным негативным воздействием массового загрязнения на окружающую среду важно активно участвовать в восстановлении этой среды. Наиболее перспективным вариантом рециклинга буровых шламов является синтез эффективных материалов, таких как расклинивающие агенты, шламолиты и керамстены. Кроме того, использование буровых шламов в качестве сырьевых материалов позволит снизить потребность промышленности в природном сырье. Описаны физико-химические исследования буровых отходов. Рассмотрена возможность их использования для синтеза эффективных алюмосиликатных материалов.
Исследован процесс фазообразования нового сурьмяного пирохлора (пр. гр. Fd-3m) состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? в ходе твердофазного синтеза из оксидных прекурсоров. Процесс твердофазного синтеза сурьмяного пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? представляет собой сложный многоступенчатый процесс. Показано, что активное взаимодействие оксидных прекурсоров происходит при температуре выше 600 ?С, в результате которого образуется первичная промежуточная фаза Bi3SbO7. Оксидные прекурсоры, в том числе оксиды висмута (III) и сурьмы (III, V), фиксируются в образце в индивидуальном состоянии до температуры 750 ?С, выше которой формируется стабильная до 900 ?С кубическая фаза Bi3M2/3Sb7/3O11 (пр. гр. Pn-3). Фаза пирохлора в образце проявляется при 650 ?С, значительный рост доли пирохлора происходит при температуре 850 ?С и выше. Фазовочистый пирохлор образуется при 950…1050 ?С. При температуре 1050 ?С происходит спекание мелкозернистой керамики, формируется малопористая микроструктура за счет срастания мелких зерен с образованием укрупненных кристаллитов с продольным размером 2…4 мкм. Параметр элементарной ячейки пирохлора в интервале 650…1050 ?С изменяется немонотонно, при 800 ?С фиксируется минимальное значение 10,464 ?, постоянная ячейки фазовочистого пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? равна 10,474 ?.
