WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 |

«имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ФИЗИКА И ХИМИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ Сборник тезисов докладов Всероссийской молодежной конференции Екатеринбург, 1317 ноября ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

ФИЗИКА И ХИМИЯ

НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ

Сборник тезисов докладов

Всероссийской молодежной конференции

Екатеринбург, 1317 ноября 2012 г .

Екатеринбург

УрФУ

УДК 669.017 (06)

ББК 34.2я5

Ф50

Рецензенты:

Д-р физ-мат. наук, проф. Ивлиев А. Д. (Российский государственный профессионально-педагогический университет) Д-р физ.-мат. наук, проф. Попель П. С. (Уральский государственный педагогический университет) Научный редактор – проф. д-р физ.-мат. наук А. А. Повзнер Ф50 Физика и химия наноразмерных систем: сборник тезисов докладов Всероссийской молодежной конференции (Екатеринбург, 1314 ноября, 2012 г.). – Екатеринбург : УрФУ, 2012. 174 с .

ISBN 9785321022191 В сборник включены тезисы докладов на Всероссийской молодежной конференции “Физика и химия наноразмерных систем”. Тематика конференции связана с теоретическими и прикладными аспектами физики, а также с вопросами синтеза наносистем. Приводятся результаты исследований физических, физико-механических и физико-химических свойств наноматериалов, а также освещены актуальные вопросы методов неразрушающего контроля наноматериалов, численного моделирование процессов формирования наноструктур разной размерности, разработки и совершенствования способов и технологий синтеза наноструктурированных материалов .



Редакционная коллегия:

проф., д-р физ.-мат. наук А. А. Повзнер (научный редактор);

проф., д-р техн. наук А. А. Попов (председатель редколлегии);

доц., канд. физ.-мат. наук А. Г. Волков (ответственный за выпуск) УДК 669.017 (06) ББК 34.2я5 ISBN 9785321022191 © Уральский федеральный университет, 2012

1. Электрические и магнитные свойства наносистем В. И. Пряхина, В. Я. Шур, С. А. Негашев, Д. О. Аликин, П. С. Зеленовский Лаборатория сегнетоэлектриков НИИ ФПМ ИЕН УрФУ, victoria.pryahina@labfer.usu.ru Изучение кинетики доменной структуры в монокристаллах ниобата лития, легированного магнием, модифицированных ионно-плазменным облучением Известно, что в результате облучения ионами в монокристаллах ниобата лития формируются модифицированные слои, значительно изменяющие свойства материала. Подбирая параметры облучения – тип ионов, энергию, дозу и поток, можно создавать как аморфные поверхностные несегнетоэлектрические слои, так и слои, обладающие повышенной проводимостью по сравнению с исходным кристаллом [1,2] .

В работе представлены результаты исследования влияния ионноплазменного облучения на проводимость кристаллов ниобата лития, легированного магнием (MgO:LN) и на кинетику микро- и нанодоменных структур в модифицированных монокристаллах .

Вырезанные перпендикулярно Z полярной оси кристалла пластины ниобата лития (легированные 5 % Mg) толщиной 1 мм облучались ионами Ar+ на Z+ поверхность. В процессе облучения образец нагревался до температуры 500-600 С. Измерение поверхностной проводимости осуществлялось двухзондовым методом. Зависимость величины проводимости от глубины исследовалась при помощи последовательного удаления с модифицированной поверхности слоя толщиной от 10 до 100 мкм. Регистрация токов переключения поляризации и мгновенных конфигураций доменной структуры осуществлялось с помощью экспериментальной установки на базе оптического микроскопа Carl Zeiss .



Визуализация статической доменной структуры на поверхности образца осуществлялась с помощью оптической микроскопии (Olympus BX-51), в объеме кристалла с помощью конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния (NT-MDT Ntegra Spectra) .

Показано, что облучение ионами приводит к увеличению поверхностной проводимости на облучённой Z+ стороне (до 10-3–10-5 Ом-1см-1) .

Исследование зависимости проводимости от глубины кристалла выявило, что глубина модификации в зависимости от энергии и дозы облучения составляет от 10 мкм до толщины всего кристалла .

В модифицированных кристаллах наблюдалось формирование несквозной доменной структуры с заряженными доменными стенками (ЗДС). Рост доменов останавливался в слое с величиной проводимости 10-5–10-6Ом-1см-1 за счёт перераспределения переключающего поля в объёме кристалла. Эффективное уменьшение толщины переключаемого слоя в кристалле приводило к существенному понижению пороговых полей переключения поляризации (с 6 кВ/мм до 150 В/мм) .

Анализ токов переключения показал наличие двух компонент – тока переключения поляризации и значительно преобладающего тока проводимости по ЗДС. Определено время релаксации тока по ЗДС ( = 0,84 с). Ток переключения поляризации аппроксимирован модифицированной для линейно растущего поля формулой КолмогороваАврами [3]. Определена подвижность доменных стенок ( = 0,004 см2/Вс) .

Полученные результаты представляют интерес, как с фундаментальной точки зрения, как пример неравновесного переключения поляризации в присутствии модифицированного слоя, так и с прикладной для развития методов доменной инженерии. В частности, полученные результаты позволят перейти к созданию доменных структур с субмикронными периодами, что даёт возможности для создания качественно новых нелинейно-оптических и электрооптических устройств .

1. Olivares J., et al Appl. Phys. Lett. 86, 183501 (2005) .

2. Schreck E., Dransfeld K. Appl. Phys. A. 44, 265 (1987) .

3. Shur V., Rumyantsev E., Makarov S. J. Appl. Phys. 84, 445 (1998) .

М. Л. Сугробов, С. О. Волчков, В. Н. Лепаловский, А. А. Ювченко, В. O. Васьковский, Г. В. Курляндская Уральский федеральный университет Mais2072@yandex.ru Влияние полей рассеяния различных конфигураций ферромагнитных микросфер на гигантский магнитный импеданс многослойных меандровых структур Магнитный импеданс (МИ) – это эффект изменения комплексного электросопротивления, Z, ферромагнитного проводника переменному току под действием внешнего магнитного поля, H [1]. МИ был интерпретирован в терминах классической электродинамики как разновидность скинэффекта в условиях изменения динамической магнитной проницаемости [1]. Отличительной особенностью МИ является очень высокая чувствительность к магнитному полю, вызывающая практический интерес, как физическая основа сенсоров магнитного поля [2]. В однослойных пленках МИ наблюдается только на частотах порядка ГГц .



Для смещения в область частот около 50 МГц, приемлемых для современных технологических приложений, образец делают многослойным, содержащим центральную проводящую прослойку. Выбор меандровой структуры обуславливается увеличением индуктивности системы и повышением МИ. Настоящая работа посвящена исследованию МИ эффекта многослойных пленочных литографических элементов на основе пермаллоя в форме меандров в присутствии полей рассеяния различных конфигураций, создаваемых ансамблями ферромагнитных микросфер .

Таблица .

Сравнительные характеристики исследуемых образцов .

a/b RDC, Н, Э Z/Z, % S(Z/Z), %/Э № 1 1/2 28,6 6,4 115 23 2 1/2 23,6 5,3 82 20 3 1/3 22,6 6,4 112 18 4 2/2 19,9 7,4 124 24 RDC – электросопротивление на постоянном токе; a/b соотношение между геометрическими параметрами меандра (зазор/полоса) .

Многослойные пленки [FeNi/Cu]4/FeNi/Cu/[FeNi/Cu]4/FeNi были получены методом ионно-плазменного распыления в постоянном магнитном поле 100 Э, которое обеспечивало создание одноосной анизотропии при ориентации оси легкого намагничивания вдоль короткого плеча меандра. Меандры были получены методом фотолитографии .

Измерения полного импеданса проводились с помощью импедансного анализатора Agilent E4991A в диапазоне частот от 1 МГц до 600 МГц (Таблица). Внешнее поле прикладывалось вдоль длинного плеча меандров соосно с протекающим током. Относительное изменение МИ определялось по формуле: Z/Z(H)= 100 (Z(H) – Z(Hmax)/ Z(Hmax), где Z(Hmax) – импеданс в поле насыщения. Чувствительность импеданса, S(Z/Z), к внешнему полю определялась как (Z/Z)/H для выбранного интервала H. Исследование МИ меандровых структур проводилось также с использованием моделирования в программе Comsol MultiPhysics .

Рассматривали одну полосу меандра шириной 275 мкм и железную сферу диаметром 500 мкм, находящуюся на расстоянии 50 нм от поверхности. Все свойства системы (частота и амплитуда тока, геометрия объектов и т.д.) соответствовали реальным свойствам образцов .

8 mm

Рис. Примеры частотных зависимостей максимального значения полного импеданса меандра № 4, в присутствии различных ансамблей ферро- магнитных микросфер. Геометрия измерений с одной ферромагнитной сферой .

В таблице представлены результаты измерений МИ. Для последующих экспериментов с ферромагнитными сферами был выбран образец № 4, обладающий максимальной чувствительностью 24 %/Э. Как видно из рис. присутствие сфер оказывает сильное влияние на МИ отклик, максимальное изменение полного импеданса составило порядка 1 .

Подобное поведение связано с создаваемым магнитной микросферой вкладом в суммарное магнитное поле, действующее на образец. Высокая степень распознаваемости различных ансамблей ферромагнитных микросфер указывает на возможность использования исследованной системы в миниатюрных системах кодирования и в качестве магнитных ключей .

Работа выполнена в рамках исследований по теме № 215 “Магнитодинамика наноструктурированных сред с высокой магнитной проницаемостью” .

1 Beach R. S., Berkowitz A. E. J. Appl. Phys. 76, 6209 (1994) 2 Volchkov S. O., Lepalovskii V. N. Svalov A. V., Vas’kovskii V. O., Kurlyandskaya G. V. Russian Phys. J. 52, N 10, 1092 (2009) Е. Н.Тарасов, В. Х. Осадченко, М. С.Аникин, А.В Зинин .

Институт естественных наук Уральского федерального университета им. Первого президента России Б. Н.Ельцина, Evgeniy.Tarasov@usu.ru Магнетокалорический эффект в порошках сплава HoCo1,76Fe0,24 Среди разнообразных альтернативных технологий, которые могли бы использоваться в холодильных устройствах, все большее внимание исследователей во всем мире привлекает технология магнитного охлаждения, основанная на магнетокалорическом эффекте (МКЭ) магнетиков. Для численной характеристики МКЭ обычно используют, либо адиабатическое изменение температуры Tад, либо изотермическое изменение энтропии Sм .

В последнее время найдены сплавы и материиалы обладающие значительными величинами МКЭ, фазовых 1-ого рода – это Gd5Si2Ge2, MnFe(P1-xAsx), La(Fe13-xSix), Ni-Mn-Ga и другие [1]. Однако в этих материалах отмечаются гистерезисы МКЭ, температурный и полевой, характерные для фазовых переходов 1-го рода. Кроме того эти материалы имеет недостаточные величины Sм и Tад при измени магнитного поля в широком диапазоне температур, кроме узких диапазонов в окрестностях фазовых переходов. С точки зрения практического применения, необходимы материалы с большими параметрами МКЭ, в широком температурном диапазоне .

Рис. Температурные зависимости Т порошков гадолиния (1) и соединения HoCo1,76Fe0,24, измеренные через 8 недель после изготовления порошка (2), через 2 года (3), через 3 года (4), при включение - выключения магнитного поля Н =4,6 кЭ .

В работе [2], при исследованиях некоторых квазибинарных соединений R(Cо1-хFeх)2 было обнаружено, что эти материалы, особенно в виде порошков, способны спонтанным образом, при нормальных условиях, поглощать атмосферный водород. Причем, даже в малых количествах 1.5–3ат.%, примесь водорода в некоторых случаях способна привести к существенным изменениям магнитных свойств и кристаллической решетки .

В данной работе, прямым методом исследовался Tад., порошков сплава HoCo1,76Fe0,24, ситовой фракции 200 – 500 мкм, разного времени выдержки на воздухе. На рис. приведены результаты измерения температурных зависимости Tад. порошков HoCo1,76Fe0,24. Обнаружен аномально большой МКЭ в малых, до 0,5 Т, значениях индукции магнитных полей, в широком диапазоне температур (150–270) К, расположенном ниже температуры Кюри .

Предполагается, что наблюдаемый аномальный МКЭ обусловлен поглощением порошками атмосферного водорода. Изменения Tад. могут происходить из-за перемещений атомов водорода в кристаллической ячейке, под действием магнитоупругих напряжений, при включениивыключении магнитного поля .

1. Gschneidner Jr K. A., Pecharsky V.K., Tsokol A. O. Rep. Prog.Phys. 68, 1479 (2005) .

2. Королев А. В., Мушников Н. В., Андреев А. В., Гавико В. С. ФММ № 2,

–  –  –

Как следует из таблицы, наиболее близкими значениями энергии Ферми, скорости электронов Ферми и температуры Ферми обладают кадмий и цирконий, несмотря на то, что схожие значения можно было ожидать в ряду Ti-Zr, поскольку они принадлежат к одной группе в периодической системе. Согласно проведенным расчетам, энергетические характеристики церия несколько отличаются от Cd и Zr, однако, не столь значительно по сравнению с Ti. Действительно, титан по некоторым рассчитанным величинам превышает аналогичные показатели практически в 2 раза по сравнению с церием. Разница в показателях энергии и скорости электронов Ферми между Ti и Cd с Zr также довольно существенна. Однако окончательные выводы можно будет сделать только после анализа некоторых, весьма существенных, физических свойств поливалентных металлов .

1. Киселев В. Ф., Козлов С. Н., Зотеев А. В. Основы физики поверхности твердого тела (Изд-во Московского университета, Москва, 1999) .

–  –  –

В работе исследовалось поведение магнитного импеданса образцов (100 мм 1 мм 20 мкм) нанокристаллического сплава Fe72.5Сr1Si13.5B9Nb3Cu1 до и после термомагнитной обработки в постоянном поперечном (длинной стороне образца) магнитном поле (ТМО). Форма кривых магнитного импеданса имела однопиковую структуру, что говорит о наличии одноосной эффективной магнитной анизотропии с очень малой дисперсией осей легкого намагничивания и преимущественной ОЛН, ориентированной в плоскости ленты и вдоль ленты. Присутствие после ТМО на кривой магнитного импеданса «провала» в области малых полей ± 0,6 Э (поле анизотропии) говорит о наличии малой доли магнитной фазы с непродольной компонентой намагниченности, которая возникает в процессе термических воздействий в присутствии поперечного магнитного поля (особенно при отжиге в мaгнитном поле, совмещенном с нанокристаллизацией). Кривые магнитного импеданса коррелируют с видом статических петель гистерезиса до и после ТМО .

С помощью метода разделенного детектирования составляющих импеданса было показано, что активное сопротивление образцов изменятся во внешнем магнитном поле сильнее, чем реактивное сопротивление (165 и 130 %, соответственно), что говорит о целесообразности раздельного использования составляющие магнитного импеданса для более эффективного исследования свойств материалов и разработки датчиков, основанных на ГМИ-эффекте .

Работа выполнена при частичном финансировании, РФФИ (пр. 11-02УрФУ (пр. 215) и УрО РАН (пр. 12-Т-2-1007) .

Л. Р. Калимуллина1, А. Н. Лачинов1,2, Г. Ш. Байбулова2, Э. Р. Жданов2 Институт физики молекул и кристаллов УНЦ РАН, Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, KalimullinaLR@yandex.ru, 2102galiya102@rambler.ru Выбор методики расчета электронной структуры производных фталида на основе экспериментальных данных Целью данной работы является исследование влияния избыточного заряда на электронную и геометрическую структуру, а также теоретическая оценка потенциала ионизации (IP) и сродства к электрону (EA) некоторых представителей ариленфталидов .

В пленках полиариленфталидов было обнаружено множество эффектов, связанных с переключением из низкопроводящего в высокопроводящее состояние. Очевидно, наличие подобных эффектов связано с изменением электронной структуры молекул этих полимеров. Поэтому для объяснения природы наблюдаемых эффектов чрезвычайно важным является привлечение методов квантово-химического моделирования. В качестве основного метода исследования применялся метод теории функционала плотности UB3LYP/6-31+G(d).В докладе представлены результаты оптимизации геометрии и рассчитаны энергетические характеристики модельных молекулярных систем. В частности, были определены полные энергии молекул и их отрицательных и положительных ионов в молекулярной и оптимизированной ионной геометриях; энергии верхних занятых и нижних вакантных молекулярных орбиталей; величины вертикального и адиабатического электронного сродства и потенциала ионизации для каждой рассматриваемой системы .

Существует несколько подходов для теоретической оценки IP и EA .

Первый подход связан с использованием так называемого приближения теоремы Купманса. Для количественного согласия с экспериментом, результаты расчета подвергаются процедуре шкалирования EA a b, где a и b константы. Второй подход теоретической оценки IP и EA следует из определений потенциала ионизации и энергии сродства к электрону .

В работе были проведены теоретические оценки потенциалов ионизации и энергии сродства нескольких модельных соединений в рамках обоих подходов. Проведенный анализ полученных результатов показал, что эти параметры значительно отличаются друг от друга. Поэтому предлагается для выявления более точного подхода полученные оценки величины EAa использовать в качестве параметров статистической модели, описывающей процесс автоотщепления дополнительного электрона из отрицательных ионов молекул. Времена жизни этих ионов измерены с помощью метода масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 11-02-01445-а .

–  –  –

Магнитный импеданс (МИ) – актуальное направление исследований свойств магнитомягких материалов. Эффект заключается в изменении комплексного сопротивления ферромагнитного проводника Z() при протекании через него переменного тока высокой угловой частоты в условиях приложения внешнего квазистатического магнитного поля HEXT [1] .

Это классический электродинамический эффект, связанный с уменьшением эффективного поперечного сечения ферромагнитного проводника при протекании электрического тока высокой частоты .

–  –  –

Рис. Относительное изменение импеданса Z/Z, действительной R/R и мнимой X/X компонент от внешнего магнитного поля для МП в виде одной ленты .

Магнитные преобразователи (МП) на основе МИ-элементов, ввиду высокой чувствительности (до 500 %/Э) в малых магнитных полях (до 10 Э), используются в различных приложениях: системах магнитного неразрушающего контроля, биодетектировании, робототехнике, системах обнаружения и др. [2]. Наибольшее количество исследований угловой зависимости МИ-эффекта в МП в виде аморфных лент было выполнено для случая МП в виде одной ленты [3]. Примеры использования более сложных конфигураций МП единичны [4]. Информации о систематических исследованиях подобного рода конфигураций МП, включая математическое моделирование МИ сигналов, в научной литературе не встречается .

Измерения импеданса Z и его активной R и реактивной X составляющих в магнитном поле различной напряженности были проведены с использованием импедансного анализатора Agilent HP E4991A по схеме [5]. Относительные изменения импеданса Z/Z, активного сопротивления

R/R и реактивного сопротивления X/X были определены как:

Z / Z ( H EXT ) Z ( H EXT ) Z ( H MAX ) / Z ( H MAX ) R / R( H EXT ) R ( H EXT ) R( H MAX ) / R( H MAX )

X / X ( H EXT ) X ( H EXT ) X ( H MAX ) / X ( H MAX ),

где H MAX – поле магнитного насыщения образца. Амплитуда тока через образцы составляла 10 мА, частота – 13 МГц. На рис. представлена зависимость изменения Z/Z аморфной ленты Fe3Co67Cr3Si15B12 от внешнего магнитного поля, приложенного вдоль длинной стороны образца, т.е. соосно с протекающим по нему переменным током. Кривая характеризуется высоким относительным изменением импеданса (до 54 %) и большой чувствительностью в интервале малых полей от 0,2 до 0,7 Э .

Проведено исследование особенностей магнитных свойств и магнитного импеданса аморфных лент Fe3Co67Cr3Si15B12 в зависимости от угла приложения внешнего постоянного магнитного поля. Представлено математическое моделирование параметров МИ-элемента, позволяющее расширить угловую характеристику. Проведено экспериментальное подтверждение результатов математического моделирования с МП на основе двух скрещенных лент. Результат показал монотонность активного, реактивного сопротивления и импеданса в области углов от 0 до 360 град., т.е. подтверждена возможность создания МП близкого к изотропному .

Работа выполнена в рамках исследований по теме № 215 УрФУ .

Литература .

1. Antonov, A. S. Gadetskii, S. N. et al, Phys. Met. Metallogr. 83 (6), 612 (1997) .

2. Kurlyandskaya G. V., de Cos D., Volchkov S. O. Russ. J. Nondestr. Test., 45 (6), 377 (2009) .

3. Kurlyandskaya G. V., Levit V.I., Biosens. Bioelectron, 20, 1611 (2005) .

4. Prida V. M., Garca-Miquel Hector, Kurlyandskaya G.V., Sens. Actuat. A, 142, 496 (2008) .

5. Volchkov S. O., Cerdeira M. A., Gubernatorov V. V., Duhan E. I., Potapov A. P., Lukshina V. A. Chin. Phys. Lett., 24 (5), 1357 (2007) .

Е. П. Павкин, Н. А. Смоланов Мордовский государственный университет smolanovna@yandex.ru Парамагнетизм пылевых частиц из плазмы дугового разряда Магнитные свойства пылевых частиц, возникающих в дуговом разряде при получении тонких пленок, определены в работе [1]. Плазма дугового разряда рассматривается как суперпозиция газоразрядной плазмы и металлической плазмы. В ее составе электроны, ионы и частицы, в том числе и капельная фракция. По этим признакам ее можно отнести к пылевой плазме. В основе образования пылевых частиц лежат процессы в катодном пятне [2,3]. Исследования структур и свойств материалов при их конденсации дают понимание механизмов их возникновения. В докладе рассмотрены возможные механизмы обратного (ретроградного) поведения катодного пятна, когда при определенном значении внешнего магнитного поля катодное пятно вакуумной дуги перемещается в противоположном силе Ампера направлении [3]. В данной работе обращено внимание на одинаковый характер процессов, протекающих в катодном пятне и пылевой плазме при наложении внешнего магнитного поля. По мере увеличения индукции возможна остановка вращения пылевой плазмы с последующей переменой его направления [4,5]. Однако причина порогового характера возникновения вращения, как и в случае обратного движения катодного пятна, остается до конца неясной .

Анализ ЭПР спектров показал (рис. 1,2), что порошки характеризуются магнитными свойствами с различными g-факторами. Особенностью спектра ЭПР исследуемых порошков является его несимметрия. Отметим также, что с уменьшением размеров фракции в спектре поглощения возникают дополнительные линии. Магнитная сепарация также приводит к появлению новых линий в спектре поглощения частицами магнитной и слаРис. 1. ЭПР – спектры пылевых частиц при азотной температуре бомагнитной фракций, не наблюдаемых в исходном состоянии .

При Т=78 К у немагнитного порошка с размерами 30–60 мкм появляется сверхтонкая структура и дополнительная линия поглощения (Н = 1590 кЭ, g = 4,18). Число линий поглощения магнитной фракцией, полученной при отсутствии потенциала на подложке – одна (g = 2,47), в то время как у немагнитной – 5 (g = 4,21; 3,08; 2,28; 1,99; 1,94). Отжиг на воздухе при 300С в течении 1 час приводит к изменению спектров. У магнитной фракции остается одна широкая линия (g = 2,33), а у немагнитной фракции – две (g = 2,22; 2,00). При изменении режимов получения частиц наблюдается сдвиг одних линий поглощения в область слабых, а других линий - в область сильных полей. При этом, естественно, изменяется g – факторы. Обсуждаются механизмы этих эффектов .

Рис. 2. ЭПР - спектры пылевых частиц после отжига В работе предложены механизмы парамагнетизма этих частиц и установлено существование пылевых структур двух типов - сильно – и слабомагнитных. Микрочастицы образуются при плазмохимической реакции карбонитрида титана с внедренными в них (капсулированными) магнитными элементами подложки .

Литература .

1 Smolanov N. A., Pan’kin N. A. EASTMAG – 2010, 231 (2010) .

2. Бобров Ю. К., Быстров В. П., Рухадзе А.А., ЖТФ 76, 35 (2006) .



3. Любимов Г. А., Раховский В. И. УФН 125, 665 (1978) .

4. Дьячков Л. Г. ФНТП-2011,140-146 (2011) .

5. Карасев В. Ю., Дзлиева Е. С., и др. ФНТП-2011,140 (2011) .

–  –  –

Целью настоящей работы являются исследования возникновение автоколебаний тока в нестационарных условиях. Рассмотрена простая модельная система, состоящая из последовательного соединения слоев сильнопарамагнитного полупроводника и металла. Вследствие саморазогрева вольтамперная характеристика тока в слоистой системе сильнопарамагнитный полупроводник – металл является нелинейной. Показано, что вольтамперные характеристики в широком интервале толщин металлического слоя сохраняют S-образный характер в стационарных условиях, что указывает на формирование бистабильного состояния таких систем .

Таким образом, колебание тока в слоистой системе магнитный полупроводник – металл при их последовательном соединении получается в результате колебаний тока в полупроводнике, которые индуцируют колебания тока в металле (см. рис.) .

При увеличении слоя полупроводника изменяется амплитуда и период автоколебаний. При малых долях полупроводника колебания исчезают .

j10-3, A/м2

–  –  –

В работе исследованы образцы тонких пленок, полученные методом термического испарения дисилицида хрома CrSi2 на подложки из полированного оксида алюминия. Для измерения электросопротивления поверх пленки были напылены алюминиевые контакты. Аттестация образцов проводилась методами электронографии и резерфордовского обратного рассеяния протонов и показала наличие в них единственной фазы с соотношением кремний/металл, близким к 2 .

Отжиг образцов проводился в вакуумной ячейке, позволяющей производить непрерывное измерение электросопротивления, при температурах от 375 до 550 оС. После отжига проводилось электронографическое исследование фазового состава образцов .

Установлено, что неотожженные пленки дисилицида хрома находятся в мелкодисперсном (квазиаморфном) состоянии, а в результате отжига происходит, с одной стороны, их кристаллизация, приводящая к увеличению электропроводности среды, а с другой – окисление с образованием оксида кремния SiO2, увеличивающее электросопротивление .

Предложена модель, позволяющая описать эволюцию электросопротивления полученных структур «проводник-диэлектрик» в зависимости от времени отжига на основе метода эффективной среды, учитывающая процессы кристаллизации и окисления пленок и соотношение скоростей их протекания при различных температурах отжига .

–  –  –

Исследованы особенности кинетического фазового превращения металл- полупроводник в ферромагнитном полупроводнике EuO1-. Показано, что возникающий при пропускании электрического тока джоулевый нагрев образца, ведет к исчезновению намагниченности и, как следствие, восстановлению энергетической щели между валентной зоной и зоной проводимости. При этом ширина возникшей запрещенной зоны, продолжает изменяться благодаря росту флуктуаций внутренних обменных полей, расщепляющих электронные состояния .

В рамках f-d-модели и спин-флуктуационной теории записана система уравнений, описывающая электронную подсистему ферромагнитного полупроводника во внешнем электрическом поле, численный анализ которой выполнен на примере EuO1-. Показано, что в тонких пленках EuO1l/h100, l – продольный, а h – поперечный размер образца) при значениях температур подложки ниже температуры Кюри должен наблюдаться кинетический фазовый переход металл-полупроводник, сопровождаемый возникновением S-образной вольтамперной характеристики (ВАХ). При этом нижняя и верхняя ветви ВАХ лежат по разные стороны от точки Кюри, определяемой внутренним значением температуры. Нижняя соответствует ферромагнитному металлическому состоянию («холодная» фаза), а верхняя - парамагнитному полупроводниковому («горячая» фаза). При этом имеет место гистерезис внутренней температуры по напряжению, что ведет к зависимости электронных характеристик ферромагнитного полупроводника от электрического поля .

–  –  –

Манганиты лантана относятся к сильно коррелированным системам, в которых имеется тенденция к расслоению на фазы (сосуществование проводящих ферромагнитных и изолирующих антиферромагнитных областей). С разделением фаз, в частности, связывают природу колоссального магнетосопротивления. Обычные электрические и магнитные методы исследования манганитов лантана дают усредненные по образцу характеристики. Для изучения существенно неоднородных систем предпочтительны локальные методы, позволяющие анализировать отдельные составляющие неоднородной системы. Такую информацию можно получить при исследовании оптических свойств. Основная идея использования оптических методов при изучении фазового разделения связана с различием оптического отклика от металлической и изолирующей фаз. В данной работе проводились исследования спектров поглощения, пропускания монокристаллических пленок (La1-xPrx)0.7Ca0.3Mn03 при x=0, 0.5, 0.75, напыленных на SrTiO3 и LaAlO3 подложки в исследуемом диапазоне длин волн 0.8–12 мкм (0.1–1.6 эВ), температурном интервале 80–300К. При этом экспериментально наблюдаемые в пленках манганитах особенности оптических свойств и разделения фаз рассмотрены в рамках спин-флуктуационной теории в s-d-модели Хаббарда и дополнительно учитывается наряду с гибридизационными эффектами, спиновые флуктуации в системе сильно коррелированных электронов .

Обнаружено, что при T Tc во всех исследуемых пленках наблюдается появление зонных носителей и соответствующая перестройка спектра, которая сопровождается увеличением поглощения при понижении температуры. Аналогичное перераспределение спектрального веса наблюдается в спектрах манганитов лантана, легированных Ca, Pr, Ba, Sr. Исследование температурных зависимостей поглощения La1-xCaxMnO3 (0.1x0.8) показало, что рост поглощения при понижении температуры T Tc в окне прозрачности может быть вызван только поглощением свободными носителями заряда .

Более отчетливую картину температурной зависимости поглощения, исследуемых пленок, показывают температурные зависимости интенсивности света, прошедшего через пленку (пропускание I(T)). Зависимость I(T) в области взаимодействия света с носителями заряда обычно отражает температурное поведение электросопротивления (T). Пленки x=0, 0.5 являются примером довольно однородных образцов, что подтверждается не только корреляцией зависимостей I(T) и (T), но и достаточно узким температурным диапазоном (~15о), в котором происходит переход изолятор – металл. Наблюдается резкое изменение пропускания света (в ~ 400 раз) при этом падение электросопротивления, составляет около четырех порядков, соответствующее переходу изолятор – металл .

Рост концентрации празеодима Pr от 0.5 до 0.75 увеличивает неоднородность пленки. При этом наблюдается уменьшение оптического пропускания в области взаимодействия света с носителями заряда при охлаждении ниже Tc при сохранении полупроводникового характера зависимости (T). Несовпадение в поведении I(T) и (T) связано с нечувствительностью сопротивления к изолированным “металлическим” каплям в непроводящей матрице. Данный результат может быть объяснен на основе развитого в работе подходе, поскольку в этих условиях разброс электронных энергий на длине свободного пробега внутри объема флуктуации оказывается малым и не приведет к их локализации. Вследствие чего состояние электронов внутри данного объема флуктуации будет металлическим. Однако переход между объемами разных флуктуаций окажется невозможным из-за локализации электронных состояний в пограничном слое. Подобная ситуация и приведет к возникновению металлических капель разделенных полупроводниковыми областями .

А. Е. Ласкина, Л. Р. Кабирова Руководители: А. А. Повзнер, А. Г. Волков Уральский федеральный университет Спиновые флуктуации в системе сильно коррелированных электронов соединений на основе 5f-металлов (на примере Np0.1Pu0.9CoGa5) Интерес к изучению свойств актинидов был усилен открытием сверхпроводимости в соединении PuCoGa5 с критической температурой Тс=18,5 К [1]. При этом установлено, что при замещении Pu актинидами (U, Np), или Co — переходными металлами (Fe, Ni, Rh) в PuCoGa5, критические параметры снижаются. Так в случае Np0.1Pu0.9CoGa5 Тс=7,2 К [2] .

Целью настоящей работы является исследование спиновых флуктуаций соединения Np0.1Pu0.9CoGa5, полученного путем замещения в узле плутония PuCoGa5 элементом Np (процент легирующего элемента 10%Np) .

Такое замещение можно реализовать, основываясь на данных об электронной структуре родительского соединения PuCoGa5 (электронная структура посчитана методом FP-LAPW в рамках приближения LDA+U+SO), меняя концентрацию электронов путем сдвига химического потенциала 0 (новое положение 0 = - 0.1753 эВ соответствует Np0.1Pu0.9CoGa5) .

Анализ электронной структуры нормальной фазы и особенностей спин-флуктуационных возбуждений в Np0.1Pu0.9CoGa5 выполнен в рамках самосогласованной процедуры [3], объединяющей первопринципный расчет плотности электронных состояний с модельным численным расчетом магнитной восприимчивости (Т), которая для нормальной фазы находится в согласии с экспериментом (см. рис.). Как следует из анализа полученных зависимостей, основной вклад в зависимость (Т) вносят f-электроны, спиновые флуктуации в системе которых близки к насыщению, поэтому их восприимчивость описывается законом Кюри-Вейсса. В свою очередь магнитная восприимчивость d, p, s-подсистемы описывается Паулиевской зависимостью и слабо изменяется с температурой. Cпин-флуктуационные перенормировки электронного спектра f-электронов ведут к возникновению максимума на температурной зависимости их магнитной восприимчивости .

Рис. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры (Т) Np0.1Pu0.9CoGa5 в сравнении с экспериментом [2] .

Использованные значения константы U, найденное из условия подгонки под экспериментальные данные о магнитной восприимчивости, и, определенное в методе FP-LAPW в рамках приближения LDA+U+SO, совпадают. Последнее указывает на то, что определенное первопринципными расчетами основное состояние Np0.1Pu0.9CoGa5, соответствует реализующемуся в действительности .

1. Sarrao J. L., Morales L. A., Thompson J. D. et al., Nature, 420, 297 (2002) .

2. Boulet P., Colineau E., Wastin F. et al., Phys. Rev. В 72, 104508 (2005) .

3. Повзнер А. А., Волков А. Г., Филанович А. Н. Письма в ЖТФ., 36, 47 (2011) .

–  –  –

Исследовано влияние температуры отжига нанокристаллического сплава Fe72,5Cu1Nb2Mo1,5Si14B9 на структуру и магнитные свойства, а именно на начальную и максимальную магнитную проницаемость, коэрцитивную силу и коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса, а также удельные магнитные потери. Работа проводилась с целью оптимизации режима отжига, при котором достигается наиболее высокая начальная магнитная проницаемость, при которой трансформаторы тока имеют наименьшую погрешность измерений .

Тороидальные образцы размером 20/32-10, намотанные из аморфной ленты сплава Fe72,5Cu1Nb2Mo1,5Si14B9, отжигали на воздухе при разной температуре в течение 1 часа. Параметры статической петли гистерезиса измеряли баллистическим методом, а удельные магнитные потери суммарноразностным резонансным методом в режиме синусоидальной магнитной индукции на частоте 20 кГц. Структурное состояние образцов исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии на микроскопе JEM 200CX. Данные для расчета среднего размера зерен и гистограмм распределения зерен по размерам были получены по результатам обработки темнопольных снимков на 400–450 зернах. Обнаружено, что температура термической обработки сплава Fe72,5Cu1Nb2Mo1,5Si14B9, при которой достигается наибольшее значение начальной магнитной проницаемости, на 15–20 градусов выше температуры, обеспечивающей минимальную коэрцитивную силу. Соотношение между численными значениями коэрцитивной силы, начальной магнитной проницаемости и коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса позволяет оптимизировать режим термической обработки нанокристаллического сплава .

Н. В. Казанцева, Н. Н. Степанова, Н. И. Виноградова, М. Б. Ригмант, Д. И. Давыдов Институт физики металлов УрО РАН davidov@imp.uran.ru Изменение структуры и магнитных свойств сплава ЧС-70ВИ после высокотемпературной деформации Жаропрочные никелевые сплавы применяются для изготовления турбинных лопаток стационарных газотурбинных установок, длительно работающих в широких интервалах температур и напряжений. Основными фазами таких сплавов являются твердый раствор на основе никеля и упрочняющая фаза на основе интерметаллида Ni3Al со сверхструктурой типа L12 (-фаза). Кроме интерметаллидной фазы также присутствуют карбиды (MeC и Me23C6), которые выделяются на границах и внутри зерен в виде включений [1] .

В работе проведено исследование лопатки из сплава ЧС-70ВИ после эксплуатации по экспериментальному режиму при температуре 880С .

Изучено влияние структуры и химического состава на магнитных свойства различных зон турбинной лопатки .

Все фазы сплава как при комнатной температуре, так и в интервале рабочих температур при эксплуатации по стандартному режиму (например, 800С для сплава ЧС-70ВИ) находятся в парамагнитном состоянии. Однако длительная эксплуатация при повышенных температурах, способствующих высоким скоростям диффузии, при действии вибрационных напряжений и центробежных сил может привести к появлению ферромагнитных свойств. Изменение магнитного состояния в литературе связывают с образованием ферромагнитных окислов на поверхности лопатки или в районе микротрещин [2] .

При исследовании лопатки, работавшей по экспериментальному режиму, наблюдается значительное увеличение магнитной восприимчивости (в 20 раз) на внешней стороне лопатки. На поперечном сечении пера лопатки обнаружено, что величина магнитной восприимчивости увеличена в 10 раз и снижается при приближении к центру. В средней части лопатки магнитная восприимчивость практически совпадает с исходной .

В структуре сплава наблюдается лишь различие в плотности, а также различие в геометрии дефектов в разных частях поперечного среза пера .

Максимальное количество дефектов обнаружено в районе карбидных выделений .

Появление восходящей диффузии атомов в неоднородном поле механического напряжения приводит к обогащению поверхностного слоя материала лопатки атомами с большим ионным радиусом. В поверхностном слое увеличивается концентрация железа, кобальта и титана. При этом концентрация никеля, вольфрама и молибдена, также существенно снижена. Повышение магнитной восприимчивости на поверхности лопатки связано с образованием ферромагнитных оксидов железа и хрома .

Повышение магнитной восприимчивости во внутренней части лопатки, при отсутствии формирования новых фаз, по-видимому, связано с локальным изменением химического состава и формированием в местах пересечения дефектов упаковки микрообъемов с искаженной кристаллической решеткой, которые могут выступать в роли магнитных кластеров .

Работа выполнена по бюджетной теме ИФМ УрО РАН «Структура» с частичной финансовой поддержкой гранта РФФИ № 11-02-12189 и проекта Уральского отделения РАН № 12-У-2-1017 .

1. Векслер Ю. Г., Копылов А. А., Богаевский В. В. Структурная стабильность дисперсионно-твердеющих сплавов. Жаропрочные и жаростойкие металлические материалы. Физико-химические принципы создания. М:

Наука, 1987. 173 с .

2. Канайкин В., Матвиенко А. Повреждение и разрушение лопаток газоперекачивающих агрегатов. Екатеринбург: Банк культурной информации, 2000. 179 с .

А. Е. Ласкина, Л. Р. Кабирова Руководители: А. А. Повзнер, А. Г. Волков, Уральский федеральный университет Магнитные свойства нормальной фазы U0.1Pu0.9CoGa5 Открытие сверхпроводимости в интерметаллическом соединении PuCoGa5 при TС =18.5 K дополнительно стимулировало интерес к изучению и анализу природы электронных свойств актинидов. При этом установлено, что замещение Pu актинидами (U, Np) в PuCoGa5 приводит к снижению критических параметров. Так в случае U0.1Pu0.9CoGa5 Тс=8,4 К [1] .

Целью настоящей работы является исследование магнитных свойств U1-xPuxCoGa5, полученного замещением родительского материала PuCoGa5 малым количеством актинида (x=0,9). Данное замещение было реализовано при помощи смещения положения химического потенциала 0 в электронной структуре исходного соединения PuCoGa5 до тех пор, пока не была получена необходимая концентрация, соответствующая соединению U0.1Pu0.9CoGa5 (при 0= - 0,23 эВ). Расчет плотности электронных состояний (методом FP-LAPW в рамках приближения LDA+U+SO), обменноусиленной спиновой и орбитальной магнитной восприимчивости U0.1Pu0.9CoGa5 выполнен в рамках спин–флуктуационного подхода развитого в работе [2]. В основу подхода [2] положена обобщенная s(p),d,fмодель, учитывающая наряду с зонным движением электронов их внутриузельное и межузельное взаимодействия. В рамках развитой модели получена также зависимость магнитной восприимчивости от температуры (Т), которая для нормальной фазы находится в согласии с экспериментом (см .

рис.). Восприимчивость f-электронов описывается законом Кюри-Вейсса .

Магнитная восприимчивость d, p, s подсистемы описывается Паулиевской зависимостью и слабо изменяется с температурой. Следует отметить, что вклады f- и d-электронов компенсируют друг друга. Этот факт также подтверждается тем, что на уровне ферми вклады f- и d-электронов в плотность электронных состояний равны. А спин-флуктуационные перенормировки электронного спектра f-электронов ведут к возникновению максимума на температурной зависимости их магнитной восприимчивости .

Рис. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры (Т) U0.1Pu0.9CoGa5, где 1 – суммарная (Т), 2 – эксперимент [1] .

Использованные значения константы U, найденное из условия подгонки под экспериментальные данные о магнитной восприимчивости, и, определенное в методе FP-LAPW в рамках приближения LDA+U+SO, совпадают. Последнее указывает на то, что определенное первопринципными расчетами основное состояние U0.1Pu0.9CoGa5, соответствует реализующемуся в действительности .

1. Boulet P., Colineau E., Wastin F.et al., Phys. Rev. В 72, 104508 (2005) .

2. Повзнер А. А., Волков А. Г., Филанович А. Н., Письма в ЖТФ., 36, 47 (2011) .

С. В. Гребенкин, К. В. Саврасов Уральский федеральный университет Текстура и анизотропия магнитных свойств прутков титановых сплавов Важной задачей физического материаловедения является исследование связи между параметрами кристаллографической текстуры и физикомеханическими свойствами поликристаллических материалов что позволяет осуществить научно-обоснованный выбор конструкционных материалов. В связи с этим в данной работе было проведено исследование кристаллографической текстуры и анизотропии магнитной восприимчивости прутков титановых сплавов, находящих широкое применение промышленности .

Прутки сплавов ВТ6, ПТ-3В, ВТ5-1 были изготовлены путем прессования, прокатки и гидропрессованием. Исследования текстуры проводились рентгеновским методом с помощью прямых и обратных полюсных фигур. Измерения магнитной восприимчивости проводились методом Фарадея на специально разработанной для этого установке .

Таким образом, в работе изучено формирование кристаллографической текстуры в прутках титановых сплавов, подвергнутых деформации разного вида. На примере сплавов ВТ6, ПТ-3В, ВТ5-1 показано, что в зависимости от симметрии приложенной деформации текстура формирующаяся в образцах различна. На примере сплава ВТ6 рассмотрено влияние температуры деформации на образующуюся текстуру. Установлено определяющее влияние кристаллографической текстуры на анизотропию магнитных свойств прутков титановых сплавов .

2. Физико-механические и теплофизические свойства наносистем

М. С. Сафронов1, И. В. Ушаков 2 Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина Московский государственный горный университет safronovms@mail.ru, 2ushakoviv@mail.ru .

Особенности формирования разрушений в тонкой пленке аморфно-нанокристаллического металлического сплава обработанного лазерными импульсами Аморфно-нанокристаллические металлические сплавы находят все более широкое применение в современной технике благодаря своим уникальным свойствам. Сверхбыстрая закалка дает возможность получать аморфные металлические сплавы с такими свойствами, как высокая твердость, пластичность, уникальные магнитные свойства. В некоторых многокомпонентных аморфных металлических сплавах дополнительная обработка контролируемым отжигом формирует нанокристаллическую структуру. Изучение лазерного воздействия на тонкие пленки аморфнонанокристаллических металлических сплавов показывает принципиальную возможность улучшения комплекса механических характеристик. В представленной работе исследовали влияние локальной лазерной обработки предварительно отожженной тонкой пленки аморфно-нанокристалллического металлического сплава на особенности развития разрушения .

Исследования проводили на аморфном металлическом сплаве Co71,66B4,73Fe3,38Cr3,14Si17,09. Образцы переводили в кристаллическое состояние контролируемым отжигом в температурном интервале 530–1030 °С, после чего локальные области обрабатывали серией лазерных импульсов .

Лазерную обработку образцов осуществляли с использованием оптическоEимп = 50–100 мДж, го квантового генератора ELS-01, = 1064 нм, 15–20 нс. Выбранные области образцов подвергали облучению серией импульсов. Трещины инициировали локальным нагружением на микротвердомере ПМТ-3. Структурное состояние материала исследовали на дифрактометре ДРОН-2. Методика эксперимента подробно описана в [1] .

На образцах подвергнутых отжигу в температурном интервалом 530–700 °С выявлена закономерность повышенной вероятности возникновения трещин на границе зоны облучения в результате микроиндентирования .

В то же время экспериментально установлено, что для всех режимов лазерной обработки и исходных структур материала граница области облучения является барьером для растущей трещины, в случае если трещина инициирована вне границы зоны облучения. На образцах облученных короткой серией импульсов (время обработки 0,2–1 с, частотой следования импульсов 20 Гц) отмечено подавление формирования линий сдвига в области обработки. Таким образом, при воздействии различных режимов лазерной обработки возникают определенные изменения механических свойств, и различный отклик материала на надавливание индентором. В результате воздействия единичных импульсов изменяются механические характеристики, что вызвано кратковременным воздействием ударной волны, высокими скоростями нагрева и охлаждения. При облучении серией лазерных импульсов реализуется другой режим обработки материала. Область облучения успевает прогреться, при этом реализуется режим обработки во многом схожий с печным отжигом .

В областях обработанных серией лазерных импульсов пластичность материала выше, чем в области, не затронутой лазерным излучением, а граница зоны облучения является барьером для растущей трещины. Полученные результаты позволяют определить условия лазерной обработки позволяющие оптимизировать комплекс механических характеристик тонких лент аморфно-нанокристаллического металлического сплава .

1. Ушаков И. В., Сафронов И. С., Людчик О. Р. Деформирование и разрушение наноструктурного материала на границе области лазерной обработки // Труды IV междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва 2011 г. С. 500 .

И. С. Сафронов1, И. В.Ушаков2 Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина Московский государственный горный университет safronovfamili@rambler.ru, 2ushakoviv@mail.ru Изменение механических характеристик аморфно-нанокристаллических металлических сплавов в результате воздействия лазерных импульсов Большое значение в современной науке приобретают исследования наноструктурных материалов. Несмотря на потенциально широкие возможности использования таких материалов, их практическое применение осложнено проблемами, возникающими из-за не стабильного комплекса физических и химических характеристик. Развитие технологий обработки наноструктурных материалов дает возможность улучшить качество уже существующих материалов и в перспективе получить возможность создания новых материалов с характеристиками, значительно превосходящими современный уровень. Одним из направлений исследований является изучение возможностей управления структурой и свойствами тонких лент наноматериалов импульсной лазерной обработкой .

Исследования проводили на аморфном металлическом сплаве Co71,66B4,73Fe3,38Cr3,14Si17,09. Образцы толщиной 30 мкм переводили в нанокристаллическое состояние контролируемым отжигом в температурном интервале 530–730 °С, после чего локальные области обрабатывали серией лазерных импульсов. Лазерную обработку образцов осуществляли с использованием оптического квантового генератора ELS-01, = 1064 нм, Eимп =50–100 мДж, 15–20 нс. Выбранные области образцов подвергали облучению серией импульсов с частотой 1-50 Гц. Микротвердость определяли на микротвердомере ПМТ-3. Структурное состояние материала исследовали на дифрактометре ДРОН-2 .

В интервале температур отжига 530-550 °С отмечено плавное увеличение микротвердости образцов при переходе из области обработки лазером в область не затронутую лазерным импульсом. Для образцов отожженных при 565 °С отмечено незначительное увеличение микротвердости, за исключением границы области обработки, где микротвердость минимальна. При температуре отжига 580 °С микротвердость максимальна среди всех образцов в центре области лазерной обработки и плавно снижается к краю зоны обработки, затем возрастает у границы и незначительно снижается при удалении от зоны лазерного воздействия до значения характерного для исходного материала .

В интервале температур отжига 590–670°С происходит плавное увеличение микротвердости при переходе от центра зоны лазерной обработки в сторону исходного материала. При температуре отжига 680 °С отмечено резкое увеличение микротвердости рядом с краем области лазерной обработки .

В интервале температур отжига 690–715 °С определено резкое изменение микротвердости в центре и на краю зоны лазерной обработки, где микротвердость достигает максимальных значений. При этом между краем и центром данной зоны микротвердость имеет минимальное значение. В температурном интервале 720–750 °С отмечено плавное увеличение микротвердости при переходе из области обработки лазером в приграничные области, при этом наблюдаются незначительные снижения микротвердости на расстоянии 200–250 мкм от края зоны лазерной обработки и минимальное значение в центре .

В зависимости от температуры отжига (интервал температур 530-730 °С) образцы аморфно-нанокристаллического металлического сплава характеризуются различной аморфно-нанокристаллической структурой, следовательно, различные механические свойства образцов подвергнутых идентичной лазерной обработке являются следствием различного отклика разных нанокристаллических структур на лазерную обработку .

–  –  –

Создание композитных слоистых материалов, сочетающих положительные свойства керамик и металлов сложная научно-техническая задача .

Один из путей ее решения – применение метода плазменного напыления для формирования объемных изделий. Использование газотермического напыления для создания композитных материалов и изделий из них позволяет получать хорошие показатели термостойкости изделий несмотря на различие в значениях температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР). Существует мнение [1], что при больших градиентах температур в области масштабов 30 нм–50 мкм образуются микро- и наноструктуры фрактального типа, демпфирующие тепловое расширение, что существенно повышает термостойкость материала .

В представленной работе проведено изучение микроструктуры композитных материалов, изготовленных на основе оксида алюминия и сплава Н80Х20 методом плазменного напыления. Экспериментально установлено, что при наличии наноструктурированных слоев в металлической фазе композитов происходит увеличение механической прочности и стойкости к термоударам, на фоне сохранения высокой прочности и износостойкости .

1. Палатников М. Н., Фролов А. А., Щербина О. Б., Сидоров Н. В., Кикова Е. Г. Цветные металлы. № 2, 61 (2012) .

–  –  –

В работе описываются результаты экспериментальных исследований влияния отжига на изменение запасённой энергии в субмикрокристаллических алюминиевых сплавах, полученных интенсивной пластической деформацией. Для проведения исследований использовались образцы алюминиевых сплавов системы Al–Mg–Sn и Al–Cu–Zn в крупнокристаллическом и микрокристаллическом состоянии. Образцы с микрокристаллической структурой получены методом равноканального углового прессования. Образцы с крупнокристаллической структурой получены высокотемпературным отжигом в инертной атмосфере микрокристаллического материала. Размер зерна в микрокристаллических образцах определен методами электронной микроскопии и составлял 80±6 нм и 50±5 мкм у крупнокристаллического алюминия .

Изменения запасенной энергии в процессе отжига наблюдались методами ДСК и электрофизическими измерениями. С помощью ДСК регистрировалось различие тепловых потоков между микрокристаллическим и крупнокристаллическим образцом. На кривой ДСК субмикрокристаллического алюминиевого сплава системы Al–Mg–Sn присутствуют три характерных пика. При температурах 80 °C и 275 °C наблюдаются эндотермический эффект, при 320 °C – экзотермический. Для алюминиевого сплава системы Al–Cu–Zn на кривой ДСК присутствуют только два пика. При температуре 150°C наблюдается эндотермический эффект, при 229 °C – экзотермический. На кривых охлаждения и при повторном нагревании эти эффекты отсутствуют. Так как образцы имеют тождественный химический состав, то наблюдаемые эффекты были связаны с изменениями, происходящими с дефектной структурой материала .

Величина электрохимического потенциала определялась на установке состоящей из потенциостата, программатора и высокоомного вольтметра, с помощью которых регистрировалось значение потенциала материала относительно электрода сравнения при Т = 298,15 К в водном растворе электролита. Разность электрохимических потенциалов микрокристаллического и крупнокристаллического материала можно рассматривать как разницу между работой выхода для крупнокристаллического и микрокристаллического материала. Для образцов, имеющих тождественный химический состав, как и в случае ДСК, эта величина может быть связана только с различием структуры исследуемых образцов, и была интерпретирована как запасенная энергия .

Исследование структуры материала методами электронной микроскопии показало, что при отжиге не наблюдается существенного изменения размеров зерна и наблюдаемые тепловые и электрохимические эффекты можно связать с релаксацией неравновесных дефектов, образовавшихся при равноканальном угловом прессовании .

Установлено, что отжиг СМК материалов, полученных интенсивной пластической деформацией сопровождается тепловыми эффектами и одновременным изменением физических свойств материала, таких как параметр кристаллической решетки, микротвердость, рельеф поверхности травления[1] .

1. Князев А. В. и др. Изменение запасённой энергии при низкотемпературном отжиге субмикрокристаллических материалов, полученных методами интенсивной пластической деформации // Материалы 51 Междунар. конф. "Актуальные проблемы прочности" 16-20 мая 2011. НИЦ ХФТИ Харьков, Украина. С.384 .

В. К. Афанасьев, М. В. Попова, А. Н. Прудников, Н. В. Кибко Сибирский государственный индустриальный университет кrivicheva_nv@mail.ru, m.popova@rdtc.ru Свойства деформируемых объемных наноматериалов Al-(2025)%Si-P-H Актуальность проблемы разработки наноматериалов определяется особенностями их физико-механических свойств, позволяющих создавать новые материалы с качественно и количественно новыми свойствами для практического использования. Формирование специфической микроструктуры в объемных наноматериалах определяет их необычные свойства, весьма привлекательные для практического использования .

Установлено, что элементы внедрения (водород, азот, углерод) играют ведущую роль в формировании свойств металлических сплавов, в том числе и алюминиевых. Увеличение содержания водорода в алюминиевых сплавах оказывает не только модифицирующее влияние, но и способствует также образованию пересыщенного твердого раствора внедрения водорода в алюминии и изменению состава промежуточных фаз. Кроме того, водород взаимодействует с легирующими элементами (титаном, цирконием, марганцем, ванадием), способствуя образованию высокодисперсных выделений промежуточных фаз, равномерно распределенных по телу зерен .

Благодаря этому легирование водородом позволяет получить нанодисперсную структуру .

Формирование наноструктуры повышает технологическую пластичность высоколегированных силуминов. Это увеличивает предельную степень деформации до разрушения и обеспечивает получение качественных деформированных заготовок из сплавов с нанодисперсной структурой. В свою очередь, пластическая деформация приводит к дроблению или частичному разложению выделений промежуточных фаз и за счет этого – к дополнительному увеличению содержания атомарного водорода в сплаве и повышению его прочности .

На основе этих представлений разработана серия новых деформируемых алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих водород и фосфор в качестве обязательных легирующих элементов, обеспечивающих формирование нанодисперсной структуры .

Разработан конструкционный деформируемый сплав на основе Al-(2025)%Si, содержащий следующие легирующие элементы (мас. %): 1,0– 3,0 Cu, 0,00008–0,0005 Н, 0,01–0,03 Р, 0,1–0,3 Pb или Bi, 0,1–0,3 Ti или Zr. После пластической деформации и упрочняющей термической обработки сплав имеет следующие физико-механические свойства: в=288–303 МПа, =3,6– 6,1 %, коэффициент линейного расширения 20-200 = (17,0–17,8) 10–6 К–1 .

Разработан также высокопрочный деформируемый сплав на основе

Al-(2025)%Si, содержащий следующие легирующие элементы (мас.%):

1,0–3,0 Cu, 0,4–1,0 Mg, 0,8–1,1 Mn, 0,3–0,7 Cr, 0,01–0,03 P, 00008–0,0006 Н и один или более элементов из группы, включающей Ti(0,1–0,3), Zr(0,1– 0,3), V(0,1–0,3), Sb(0,3–1,0). После горячей пластической деформации и упрочняющей термической обработки сплав имеет в=400–410 МПа, =2,0– 3,3%, коэффициент линейного расширения 20-200 =(17,0-17,4)10–6 К–1. При температуре 300С предел прочности разработанного сплава составляет 180 МПа, относительное удлинение – 7,0 %, коэффициент линейного расширения 300 =(22,0–22,3)10–6 К –1 .

Использование в промышленности сплавов с таким комплексом свойств позволит получать детали, обладающие размерной стабильностью, а также повышенными пластичностью и прочностью, что обеспечит уменьшение веса конструкций или увеличение нагрузки на эти конструкции в среднем в 1,2–1,3 раза без увеличения их размеров .

Сочетание новых принципов легирования с новыми технологическими режимами получения и обработки силуминов, позволяющими управлять структурой и свойствами на атомном уровне, открывает перспективы создания новых металлических материалов с улучшенными физическими и механическими свойствами .

А. Н. Константинов1, О. А. Чикова2 Уральский государственный педагогический университет Уральский федеральный университет himcity@mail.ru, 2chik63@mail.ru Измерение модуля Юнга и нанотвердости фаз сплава Al-50%Sn методом наноиндентирования Система Al-Sn имеет диаграмму состояния эвтектического типа, а сплавы Al-Sn характеризуются тенденцией к расслоению на две фазы – раствор олова в алюминии и эвтектику .

Эвтектика кристаллизуется при 228,3 °С и содержании 97,8%(ат.)Sn. Микроструктура сплава Alвес.(18,5ат.)%Sn представляет собой глобулярные области -раствора, окруженные прослойками эвтектики [1]. Сплав Al-50%Sn применяется в производстве в качестве лигатуры. Использование лигатуры Al-50%Sn предполагает ее прокатку с водяным охлаждением, что часто сопровождается отбраковкой металла из-за расслоения по границам раздела фаз [2] .

Экспериментально установлено, что повышение температуры нагрева расплава выше 950 °C, радикально понижает склонность лигатуры Al-50%Sn к расслоению при прокатке [2]. Также высказано предположение, что на механические свойства сплава Al-50%Sn может влиять скорость охлаждения слитка и микродобавки некоторых химических элементов, например титана и циркония [3, 4] .

Для выяснения физической природы причин расслоения сплава AlSn при прокатке авторы провели измерение модуля Юнга и твердости фаз данного сплава – раствора олова в алюминии и эвтектики. Опыты проведены для образцов сплава Al-50%Sn, полученных различными способами: традиционным способом (нагрев расплава до 700 °C и охлаждение со скоростью 0,2 °C/c), при повышенной до 1150 °C температуре нагрева жидкого металла, увеличенной до 4 °C/c скорости охлаждения образца и при добавке в бинарный сплавав 0,06 %Ti или 1 %Zr. Измерения проводили с помощью Наносклерометрического модуля Зондовой НаноЛаборатории NTEGRA (НТ-МДТ, Зеленоград, Россия) в ЦКП «Современные нанотехнологии» ИЕН УрФУ .

Установлено, что наиболее существенное влияние на значение модуля Юнга фаз сплава Al-50%Sn оказывает повышение до 1150 °C температуры нагрева металлической жидкости (величина модуля Юнга -раствора уменьшилась на 30%, эвтектики – на 44%,) и введение в расплав Zr (по сравнению с образцом, полученным при Тн=700 °С и охл=0,2 °С/с, модуль Юнга твердого раствора Sn в Al уменьшился на 43%, эвтектики – на 64%, твердость -раствора уменьшилась на 14%, а твердость эвтектики – возросла на 14%. Получилось, что отличие модуля упругости и твердости фаз данного образца всего 10%) .

Таким образом, разность значений модуля Юнга фаз сплава Al-50 %Sn служила причиной расслоения данного сплава при прокатке с водяным охлаждением .

Литература:

1. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. Пер с англ. М.: Металлургия, 1979. 640 с .

2. Попель П.С., Коржавина (Чикова) О.А., Мокеева Л.В. и др. Технология легких сплавов (ВИЛС). № 4, 87 (1989)

3. Brodova I. G., Popel P. S.and Eskin G. I. Liquid Metal Processing: Applications to Aluminium Alloy Production. Taylor&Francis, London and New York, 2002; Gordon&Breach, London and New York, 2004; 269 p .

4. Матвеев В. М., Попель П. С., Чикова О. А. Расплавы, №2, 82 (1995) .

–  –  –

Сплавы системы Fe-Cu отличаются наличием на диаграмме состояния области несмешиваемости [1], которая появляется в переохлажденном расплаве (степень переохлаждения до 100°C и выше); на диаграмме состояния кривая расслоения располагается ниже кривой ликвидуса (рис) .

Сплавы Fe-Cu обладают отличными демпфирующими характеристиками и имеют высокую коррозионную стойкость. При охлаждении расплавы Fe-Cu, расслаиваются до кристаллизации на две фазы, которые в поле силы тяжести разделяются по плотностям. В результате образуется неоднородный слиток, нижняя часть которого обогащена тяжелым компонентом .

Авторы настоящей работы предлагают перспективный способ подавления расслоения расплава Fe-Cu и получения материала с однородной структурой — гомогенизирующая термическая обработка металлической жидкости [2-4]. Этот способ позволяет получить массивные слитки с требуемой структурой в условиях естественной гравитации даже при сравнительно невысоких скоростях охлаждения. Идея метода основана на предположении о том, что за пределами области несмешиваемости в металлической жидкости в течение длительного времени могут существовать мелкодисперсные капли коллоидного масштаба, обогащенные одним из компонентов. Для их разрушения нужны перегревы над куполом расслоения до определенной для каждого состава температуры Тгом или иные энергетические воздействия на расплав. После такого перегрева расплав необратимо переходит в состояние истинного раствора, что существенно изменяет условия кристаллизации металла .

–  –  –

Литература .

1.Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3 т .

Т. 2 / Под общей ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996 .

2. Попель П. С., Чикова О. А., Бродова И. Г., Поленц И. В. Физика металлов и металловедение, № 9, 111 (1992) .

3. Колобова Т. Д., Чикова О. А, Попелъ П. С. Металлы, №6, 32 (2003) .

4. Суханова T. Д., Чикова О. А., Попель П. С., Бродова И. Г. Расплавы,№6, 11 (2000) .

–  –  –

При большой пластической деформации под давлением структура меди формируется в результате действия трех процессов: динамического возврата, динамической и постдинамической рекристаллизации. В результате динамической рекристаллизации (ДР) элементы структуры имеют разную дефектность: чистые рекристаллизованные зерна с подвижными границами и высоким градиентом плотности дислокаций через них начинают расти по окончании деформации в ходе постдинамической рекристаллизации (ПДР). Наибольшая разнозернистость из-за ПДР наблюдается при деформации под давлением 6 ГПа. Повышение давления до 9 ГПа обеспечивает увеличение плотности зерен, способных к росту по окончании деформации, и повышает размерную однородность структуры. Понижение давления при деформации до 2 ГПа способствует активному развитию динамического возврата, приводящего к снижению движущей силы роста зерна при ПДР. В работе исследовано изменение структуры меди (99.99%), деформированной сдвигом под давлением 2, 6 и 9 ГПа при комнатной температуре, в результате отжига при 100 оС .

Независимо от приложенного давления, структура меди при деформации последовательно претерпевает 3 стадии: наклепа, частичной ДР и полной ДР. По окончании деформации на стадии полной ДР высокая плотность центров рекристаллизации ограничивает их рост, и ПДР проявляется в совершенствовании границ зерен и снижении плотности дислокаций. На основании размерного фактора структура меди на стадии полной ДР может быть классифицирована как субмикрокристаллическая .

Исследование структуры после отжига при 100 С показало, что в ячеистой структуре за 4 ч рекристаллизация не начинается, а при переходе к стадии частичной ДР уже после выдержки 1 ч растут отдельные зерна из зародышей, сформированных при деформации. Отжиг при 100 С, 1 ч меди, претерпевшей ДР, приводит к катастрофическому росту отдельных зерен более чем в 100 раз. Деформация под давлением 9 ГПа не обеспечивает термической стабильности структуры материала, несмотря на ее высокую размерную однородность. При снижении давления до 2 ГПа развитие динамического возврата при сдвиге под давлением хотя и замедляет рекристаллизацию, но не препятствует росту отдельных зерен при нагреве .

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Программы Уральского отделения РАН 09-М-23-2009 .

–  –  –

Водород, вводимый в силумины различными способами и удерживаемый в них при кристаллизации в атомарном состоянии, оказывает модифицирующее действие. Модифицирующий эффект связан с образованием наноразмерных центров кристаллизации, что способствует резкому измельчению структуры и, в первую очередь, кристаллов кремнистой фазы .

Поскольку размер и морфология кремнистой фазы оказывают влияние на величину температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), то измельчение ее в результате модифицирования может одновременно способствовать снижению ТКЛР силуминов [1, 2, 3] .

Изучено влияние различных режимов наводороживания, в которых варьировались температура (860 и 900 °С) и время продувки расплава водородом (1, 5, 10 и 20 минут), на температурный коэффициент линейного расширения, плотность и параметры микроструктуры сплава Al-15%Si .

Установлено, что снижение ТКЛР силумина наблюдается только при низких температурах испытания 50 и 100 С в результате наводороживания в течение 10 и 20 минут. Наименьшее значение соответствует температуре 50С (50 = 15,710–6 град–1). Снижение плотности наблюдается после всех режимов обработки расплава с 2,64 до 2,58 г/см3 .

Изменения свойств силумина в результате модифицирования обусловлены структурными изменениями. После наводороживания в течение 1 минуты в структуре сплава отсутствует слабо модифицированная эвтектика. Структура состоит из дендритов -твердого раствора и модифицированной эвтектики, размер которых больше, чем у сплава без обработки, а также полиэдрических кристаллов кремнистой фазы .

Повышение времени наводороживания до 5 минут приводит к диспергированию эвтектического кремния, но он имеет игольчатую форму .

Продувка расплава водородом в течение 10 и 20 минут более значительно улучшает параметры структуры сплава Al-15%Si .

После повышения времени обработки с 5 до 10 минут первичные кристаллы кремнистой фазы присутствуют в структуре в гораздо меньшем количестве, хотя имеют больший размер. Доля эвтектической составляющей увеличивается. Эвтектика мелкодисперсная, глобулярного строения. Дендриты -твердого раствора отсутствуют .

С помощью растровой электронной микроскопии показано, что после этого режима обработки наблюдается более равномерное распределение кремния по объему сплава по сравнению с остальными способами обработки .

Повышение времени наводороживания до 20 минут вновь приводит к появлению в структуре дендритов -твердого раствора, однако они имеют меньший размер по сравнению с обработкой в течение 5 минут .

Таким образом, модифицирование водородом сплава Al-15%Si способствует снижению ТКЛР, плотности и улучшению его структуры. Наводороживание в течение 10 минут является наиболее оптимальным режимом обработки расплава, так как вместе со снижением температурного коэффициента линейного расширения и плотности сплава Al-15%Si позволяет получить структуру, состоящую из мелкодисперсной модифицированной эвтектики и небольшого количества кристаллов кремнистой фазы .

Литература .

1. Гельд П. В. Водород и несовершенства структуры металлов : монография / Гельд П. В., Рябов Р. А., Кодес Е. С. – М.: Металлургия, 1979. – 221 с .

2. Крушенко Г. Г. Модифицирование алюминиевых сплавов нанопорошками / Крушенко Г. Г., Фильков М. Н. Нанотехника №12, 58 (2007)

3. Водород и свойства сплавов алюминия с кремнием / Афанасьев В. К. [и др.]. – Абакан : Хакасское кн. изд-во, 1998. – 192с .

А. Л. Смирнов1, В. И. Горбатов2, В. Ф. Полев3, С. Г. Талуц4 Уральский государственный горный университет ek-smirnov@yandex.ru,2-4igk@cnct.ursmu.ru Температуропроводность циркония с субмикро- и нанокристаллической структурой при высоких температурах С помощью автоматизированного измерительного комплекса, реализующего динамический метод плоских температурных волн, определена температуропроводность иодидного циркония с обычной поликристаллической и субмикро- и нанокристаллической структурами. Измерения выполнялись в интервале температур 1000-2000 K на образцах в форме тонких дисков диаметром 12 мм и толщиной 0,5 мм с погрешностью, не превышающей 3 %. Темп нагрева образцов составлял 30 K/c .

Формирование субмикро- и нанокристаллической структуры в исходных образцах циркония осуществлялось методом интенсивной пластической деформацией со сдвигом под давлением 8 ГПа в камере Бриджмена .

Методом электронной микроскопии установлено, что во время интенсивной пластической деформации в цирконии из исходной кристаллической структуры формируется беспористая субмикро- и нанокристаллическая структура со средним размером микрокристаллитов, не превышающим 80 нм .

Установлено, что в исследованном температурном интервале температуропроводность образца с субмикро- и нанокристаллической структурой на 12ниже чем у образца с исходной микроструктурой .

Это, по-видимому, является следствием того, что концентрация границ разделов микрокристаллитов в образцах с деформационной структурой значительно превышает указанную концентрацию в образцах с обычной микроструктурой. В результате чего в субмикро- и нанокристаллических образцах возрастает влияние на теплоперенос механизма рассеяния электронов проводимости на межзеренных границах, что и приводит к уменьшению их теплои температуропроводности .

Л. В. Редел., С. Л. Гафнер, И. С. Замулин Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова sgafner@khsu.ru Оценка теплоёмкости нанокластеров Pd В настоящее время основной технологический прорыв в создании новейших конструкционных и функциональных материалов связывают с использованием компактных наноматериалов. Теплоёмкость относится к тем основным теплофизическим свойствам наноматериалов, которые в обязательном порядке необходимо учитывать при их применении. Вместе с тем, с поведением теплоёмкости наночастиц связана важная нерешенная проблема по оценке её абсолютной величины. Поэтому был произведен подробный анализ теплоёмкости нанокластеров на примере палладия. Выбор палладия основан на том, что именно для него имеются достаточно адекватные, с нашей точки зрения, экспериментальные данные. Основной задачей было как определение величины максимально возможного превышения кластерной теплоёмкости над теплоёмкостью объёмного образца, так и выявление роли некоторых особенностей проведённого эксперимента с компактированными нанокристаллическим палладием .

При проведении компьютерного расчёта теплоёмкости в качестве начального объекта исследования был использован сферический идеальный ГЦК кластер палладия диаметром D = 6 нм. Полученные результаты приведены на рисунке 1 в сравнении с экспериментальными данными [1] .

Рис. Зависимость теплоемкости палладия от температуры .

На основе проведенного моделирования и анализа различных экспериментальных данных был сделан вывод о том, что рост теплоёмкости в компактированном наноматериале не определяется повышенной теплоёмкостью отдельных составляющих материал кластеров. Теплоёмкость отдельных металлических нанокластеров может превышать теплоёмкость объёмной фазы, но величина этого превышения не может быть более 15% даже в случае очень малых кластеров. По всей видимости, причиной значительного превышения теплоёмкости в компактных наноматериалах становится либо их разупорядоченное состояние, либо значительное содержание различного рода примесей, в основном водорода .

В пользу нашего предположения говорит следующий экспериментальный факт, который практически не освещен в литературе. Так в [1] было показано, что если образец того же самого компактированного нанопалладия отжечь до 750 К, а затем вновь измерить теплоёмкость при Т = 200 К, то вместо 40% превышения теплоёмкости отмеченного на первом этапе эксперимента, рост величины Ср составил всего 5%, что полностью согласуется с нашей оценкой величины возможного превышения ( 6%) .

Причиной такого резкого падения теплоёмкости может быть выделение водорода из нанокристаллического образца при высоких температурах .

Кроме этого, свою роль может играть и упорядочение материала, происходящее при отжиге .

Таким образом, большая разница в теплоёмкости по сравнению с поликристаллическим состоянием наблюдается только для образцов, полученных компактированием нанопорошков. Если образцы были получены кристаллизацией из аморфной фазы, то разница будет очень мала. Можно полагать, что основная часть избыточной теплоёмкости компактированных наноматериалов обусловлена большой площадью границ раздела, структурными искажениями и различного рода примесями и некоторыми другими причинами, но никак не повышенной теплоёмкостью отдельных металлических наночастиц .

1. Rupp J., Birringer R. Phys. Rev. B. 36, 7888 (1987)

–  –  –

Описание и прогнозирование температурных зависимостей теплофизических и упругих свойств нанокристаллических материалов является важной и актуальной задачей для современных технологий. Одним из возможных подходов к решению этой задачи является термодинамическое моделирование, основанное, в частности, на модели Дебая. Поэтому за последнее время было опубликовано большое количество работ, где модель Дебая обобщалась на случай фрактальной размерности, через которую возможно учесть нанокристаллическую структуру вещества. Однако до сих пор температура Дебая нанокристаллических систем не определялась самосогласованным образом. Поэтому в настоящей работе обобщение теории Дебая на случай фрактальной размерности выполнено с учетом связи между температурой Дебая и термодинамическими свойствами .

Показано, что при введении фрактальной размерности температура Дебая оказывается пропорциональна числу атомов в степени df – ~ N 1 / df, A где df – фрактальная размерность, что приводит к нефизическим значениям уже при уменьшении df с 3 до 2,5. Для получения адекватных значений температуры Дебая необходимо учитывать связь между количеством атомов N, из которых состоит система, и линейным размером системы d N (d f ) cR 2 R0 f, где R – линейный размер системы, R0 – радиус структурного элемента, c – константа, характеризующая плотность упаковки .

Рис. 1. Количество атомов палла- Рис. 2. Температура Дебая палладия дия, приходящихся на его моляр- как функция фрактальной размерноный объем, в зависимости от фрак- сти тальной размерности Считая, что зависимостью c от df можно пренебречь, получаем, что при неизменном линейном размере системы количество атомов, из которых состоит система, изменяется, как показано на рис. 1, где приведена зависимость N(df), рассчитанная на примере палладия. При выполнении расчета был взят линейный размер, соответствующий одному молю палладия, поэтому на рис. 1 по оси Y в логарифмических единицах показано количество атомов в отношении к числу Авогадро NA. Видно, что с уменьшением фрактальной размерности происходит очень резкое сокращение числа атомов, образующих систему, что можно интерпретировать как возрастание объема, не занятого атомами. С учетом сказанного была получена новая формула для температуры Дебая, согласно которой зависимость температуры Дебая от фрактальной размерности выглядит, как показано на рис. 2 .

Видно, что с изменением фрактальной размерности температура Дебая может как возрастать, так и уменьшаться. Полученное выражение для связи температуры Дебая нанокристаллического вещества с его свойствами используется для развития самосогласованной термодинамической модели, выполнен расчет температурной зависимости решеточной теплоемкости нанокристаллического палладия .

В. Я. Шур, Е. А. Борисова Уральский федеральный университет, Borisova_E@e1.ru Исследование образования нетекстурованного перовскита в процесс отжига пленок PZT и BST Работа посвящена исследованию связи между рентгенографическими характеристиками и результатами рассеяния света на поверхности частично отожженных сегнетоэлектрических пленок. Исследовались процессы фазового превращения пирохлор–перовскит в пленках цирконата–титаната свинца (PZT), нанесенных на нетекстурованную Pt и кристаллизации пленок титаната бария стронция (BST) .

Для изучения этих процессов использовали комплексный подход, включающий рентгенографические исследования, измерение интенсивности рассеянного света и наблюдение за эволюцией морфологии поверхности пленок. Рентгенографические исследования проводили на частично отожженных образцах .

В результате проведенных исследований было установлено, что в процессе кристаллизации пленок BST наблюдались на две стадии “быстрого” и “медленного” роста интенсивности фазы перовскита I(011) и интегральной интенсивности рассеянного света Isc. Кинетика кристаллизации в BST происходит за счет роста зародышей кристаллической фазы, возникших в процессе пиролиза ( модель) .

В процессе фазового превращения в пленках PZT наблюдалось на две стадии, быстрого и медленного роста интенсивности рентгенографических максимумов фазы перовскита I(011) и I(111) и интегральной интенсивности рассеянного света Isc. Установлено, что в результате отжига пленок PZT, нанесенных на нетекстурованную платину практически не образуется текстура фазы перовскита .

Разработанный метод универсален и может быть использован как для исследований, так и для контроля и оптимизации различных технологических процессов. В частности метод позволяет оптимизировать условия отжига при создании различных интегральных сегнетоэлектрических устройств .

–  –  –

Современное развитие технологий производства мелкодисперсных (микро- и нано-) материалов позволило создавать новый тип композитных материалов – нанокомпозитные материалы [1]. Физические, механические, электронные свойства наночастиц и кластеров определяются их чрезвычайно высокой удельной поверхностью (отношением площади поверхности к объему наночастицы), и значительно отличаются от свойств объемного материала. Одним из перспективных наполнителей в композитах являются наночастицы на основе углерода, благодаря большому количеству возможных аллотропных состояний (углеродные нанотрубки, ультрадисперсные алмазы, фуллерены) и их разнообразным свойствам [2]. Свойства же конечного нанокомпозита зависят от особенностей взаимодействия между фазами, строения межфазных областей и межатомных связей .

В представленной работе исследовались нанокомпозитные материалы, в которых в качестве матрицы использовался полимер (полиамид), а в качестве наполнителя использовались две модификации углерода – нанотрубки и ультрадисперсные алмазы. Работа была направлена на изучение структуры композитов и их деформационных характеристик (твердости) .

Проведен сравнительный анализ полученных данных для чистого полимера и нанокомпозитов .

Для изучения деформационных характеристик нанокомпозитов применялась методика индентирования, причем испытания проводились на микро- и наноуровне .

Морфологический анализ сколов образцов нанокомпозитных материалов и чистого полимера позволили выявить, что углеродные нанотрубки распределены более равномерно, чем ультрадисперсные алмазы, которые имеют тенденцию к конгломерации [3] .

Проведенные испытания по индентированию показали, что добавление нанотрубок в полиамидную матрицу приводит к значительному изменению твердости композита, а присутствие алмазов в матрице – к незначительному изменению по сравнению с чистым полиамидом .

Влияние добавок на твердость нанокомпозита связывается с различной формой и, как следствие, площадью внешней поверхности частиц модификатора, в которой происходит соприкосновение с веществом матрицы [3]. И чем больше площадь такого контакта, тем сильнее изменение свойств материала .

На основании полученных количественных характеристик твердости для нанокомпозитных материалов и чистого полимера, используемого в качестве матрицы, и полученных изображений структуры было сделано заключение, что углеродные нанотрубки являются наиболее перспективными для получения материалов с увеличенной твердостью .

Литература .

1. Перспективные материалы и технологии. Нанокомпозиты. Том 2. Под ред. Берлина А. А., Ассовского И. Г. (М.: Торус Пресс 2005) .

2.Суздалев И. П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов (М.:Ком Книга, 2006) .

3. Алексеева С. И., Викторова И. В., Фроня М. А., Ногтев Д. С., Кононов Д. М. Краткие сообщения по физике ФИАН, №12, с. 28 (2011) .

–  –  –

Алюминиевый деформируемый сплав АМц (Al-1,6%Мn-0,7%FeSi) имеет структуру состоящую из -твердого раствора Mn в Al и вторичных выделений MnAl6; в присутствии железа образуется сложная практически нерастворимая в алюминии фаза Al6(MnFe). Образцы сплава АМц подвергали динамическому прессованию с целью получения материала с более высокой прочностью. Деформация со скоростью порядка 105 с-1 осуществлялась с помощью импульсных источников. Матрица представляла собой два пересекающихся под углом 900 канала. Формирование субмикрокристаллической структуры с размером фрагментов порядка 500 нм наблюдается уже при одном проходе образца через два пересекающиеся под углом 90° канала при скорости движения 150 м/с. Увеличение количества проходов до четырех с одновременным повышением скорости движения образца до 300 м/с не приводит к измельчению составляющих субмикрокристаллической структуры. Модуль Юнга и твердость отдельных субмикрокристаллов измеряли в условиях непрерывного нагружения линейно нарастающей во времени нагрузкой до 1мН при комнатной температуре .

Для СЗМ-исследования поверхность образцов сначала полировали механически, а затем электрохимически до высоты неровностей ~10нм. Измерения проводили с помощью Наносклерометрического модуля Зондовой НаноЛаборатории NTEGRA. Метод измерения модуля Юнга E, ГПа и твердости Н, ГПа основан на измерении и анализе зависимости нагрузки при вдавливании индентора в поверхность материала от глубины внедрения индентора. Данный метод является неразрушающим и позволяет проводить корректные измерения модуля упругости в диапазоне абсолютных значений от 50 до 1000 ГПа. При этом минимальный размер участка для измерений составляет порядка 200 нм. В основе метода лежит использование пьезорезонансного зондового датчика камертонной конструкции с высокой изгибной жесткостью консоли (~104 Н/м), что позволяет использовать зонды с жесткостью в 1000 раз выше, чем жесткость стандартных зондов для АСМ. Модуль Юнга и твердость субмикрокристаллов определялись в результате 50 измерений .

АMц, ДКУП, N=1, V=150 м/с 0,3 0,4 0,35 0,25 0,3 0,2 0,25

–  –  –

0,15 n 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05

–  –  –

Сгруппированные выборки для наблюдавшихся в опыте значений модуля Юнга и твердости представлены на рис. 1 и 2. Из сравнения сгруппированных выборок можно заключить, что повышение степени ДКУП приводит к уменьшению удельного количества субмикрокристаллов с повышенным (до значений 100-110 ГПа) модулем Юнга Е (рис. 1). Среднее значение модуля Юнга при этом возрастает от 59 ГПа до 68 ГПа, а дисперсия SE уменьшается от 40 до 22. Значения нанотвердости для образца деформированного при режиме N=1, V=150 м/с попадают в широкий интервал 4,6-9,8 ГПа (рис. 2а), дисперсия нанотвердости в этом случае составляет S2=0,07 ГПа2, что говорит о неравномерности распределения дефектов в разных кристаллах, которая подтверждается результатами ПЭМ исследований, описанными выше. Интервал значений H n образца деформированного при режиме N=4, V=300 м/с ГПа сужается и сдвигается в область меньших значений, дисперсия составляет S2=0,004 ГПа2, у гистограммы рис. 2б появляется четко выраженный пик, соответствующий среднему значению нанотвердости 4,45 ГПа. Таким образом, величина наклепа в образце с рекристаллизованной структурой ниже и дефекты расположены более равномерно .

0,6 0,25 0,5 0,2

–  –  –

0,1 0,2 0,05 0,1

–  –  –

Рис. 2. Гистограммы распределения значений нанотвердости H n по количеству кристаллитов: (а) – N=1, V=150 м/с, (б) – N=4, V=300 м/с .

Дисперсия параметров микроструктуры сплавов, является мерой их структурной и химической микронеоднородности. Дисперсия модуля Юнга и твердости субмикрокристаллического образцов сплава АМц в данном случае может быть рассмотрена как мера интенсивности технологического воздействия ДКУП на структуру сплава с целью повышения ее однородности при обработке давлением .

3. Структура и структурные свойства наносистем

–  –  –

Металлические многослойные структуры типа «сверхрешетка»

представляют большой интерес с точки зрения фундаментальной физики и прикладных исследований. Сверхрешетка – искусственная структура, состоящая из большого количества чередующихся ферромагнитных и неферромагнитных слоев, толщина которых составляет десятки нанометров .

Рис. Малоугловые спектры образцов:

а) Cr(50)[Gd(50)/Fe(35)]12Cr(30),

б) Cr(50)[Fe(35)/Cr(60)/Gd(50)/Cr(60)]12Cr(30),

в) Cr(50)[Fe(35)/Cr(11.7)/Gd(50)/Cr(11.7)]12 Cr(30),

г) Cr(50)[Fe(35)/Cr(5.8)/Gd(50)/Cr(5.8)]12 Cr(30),

д) Cr(50)[Fe(35)/Cr(4.4)/Gd(50)/Cr(4.4)]12 Cr(30) .

Наиболее существенные эффекты, наблюдаемые в этих системах, эффект гигантского магнитосопротивления и осциллирующее многослойное взаимодействие. На данный момент хорошо изучено обменное взаимодействие в системах на основе 3d металлов. Межслойное обменное взаимодействие 3d и 4f магнитных металлов через немагнитную прослойку остается не изученным .

В настоящем докладе мы представляем результаты исследования структуры сверхрешеток Fe/Cr/Gd, где обменное взаимодействие между Fe и Gd осуществляется через прослойку Cr .

Серия сверхрешеток [Fe(50 )/Cr(t)/Gd(35 )]12, где t = 4,4 60, была выращена методом магнетронного распыления на подложке Si (100) .

Исследование слоистой структуры и определение качества сверхрешеток проводились методом ренгеновской дифракции и рефлектометрии .

На рис. представлены ренгеновские малоугловые спектры измерения образцов при длине волны излучения 1,789. Результаты анализа говорят о том, что в полученных системах наблюдается высокое качество пленочных структур .

Из большеугловых спектров видно, что внутри слоев Gd формируется ГПУ текстура с ориентацией (0001) перпендикулярно поверхности .

М. В. Трухина1, Т. В. Гнатюк2,3, М. В. Провоторов1,3, В. А. Винокуров2 РХТУ имени Д. И. Менделеева;

РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, ЗАО «Перспективные технологии»

truheniy-mv@yandex.ru, gnatyukt@gmail.com, provotorov_mv@mail.ru .

Особенности упрочняющего наномодифицирования материалов с использованием неагомерированной дисперсии типа ArmCap В настоящее время особый интерес исследователей направлен на изучение упрочняющего модифицирования наночастицами различных материалов, в особенности полимеров. Среди них наибольшим потенциалом для этих целей обладают наноалмазы, как обладающие рекордной поверхностной энергией. Здесь следует отметить, что недавно появившийся на рынке продукт ArmCap российского производства [1] представляет собой уже готовый к применению жидкий наномодификатор на основе неагломерированных наноалмазов и углеродных нанотрубок. В силу практически полной дезагломерации частиц продукт ArmCap обнаруживает необычный эффект упрочнения материалов при сверхмалых концентрациях введенных наночастиц [2]. Для модифицированных защитных лаковых покрытий максимум прочности наступает при концентрациях наночастиц порядка 1 ppm, а для битумов и масел эта концентрация составляла величину порядка 0,1 ppm [2] .

Настоящий доклад посвящен дальнейшему изучению этого эффекта, который можно объяснить структурированием материала модифицируемой матрицы вокруг каждой наночастицы. Размер структурированной области может доходить до величин порядка нескольких микрон. Это самоорганизация структуры матрицы под воздействием поверхностной энергии наночастиц. В области концентраций, соответствующей максимуму прочности расстояние между наночастицами становится таким, что обеспечивает полное перекрытие структурированных областей и соответственно – структурированию всей матрицы в целом. При больших концентрациях возможна коагуляция наночастиц и, соответственно, увеличение расстояния между ними, что ведет к потере прочности .

Рис.1 Картина структурирования наномодифицированной пленки пиолоформа с концентрацией наночастиц порядка 1 ppm: репер 2 мкм (а), 0,1 мкм (б) .

Для визуализации описанного процесса наномодифицирования нами были подготовлены специальные образцы для исследования методом просвечивающей электронной микроскопии. Это наноразмерные пленки полимера пиолоформа (поливинилформали), содержащие различные концентрации наночастиц алмазов и углеродных нанотрубок, введенных туда с помощью ArmCap. Оказалось, что при концентрациях 1 ppm наступает структурирование этой пленки (рисунок 1). Характер структурирования – биконтинуальный. Размер структурированных областей составляет порядка 0,3 – 0,5 мкм

1. ЗАО «Перспективные технологии», г. Химки [электронный ресурс www.persptech.ru] .

2. Трухина М. В., Гнатюк Т. В., Провоторов М. В., Винокуров В. А. Упрочняющее модифицирование материалов неагломерированными частицами // IV Международная конференция по химической технологии ХТ'12, 18-23 Марта 2012, Москва, 2012. -T. 2. – С. 145-147 .

М. В. Трухина1, Т. В. Гнатюк2, О. М. Кузьмин1, М. В. Провоторов1,2 РХТУ имени Д.И. Менделеева ЗАО «Перспективные технологии»

truheniy-mv@yandex.ru, gnatyukt@gmail.com, provotorov_mv@mail.ru .

Исследование дисперсий неагломмерированных углеродных нанотрубок и наноалмазов типа ArmCap Наножидкость ArmCap, разработанная компанией ЗАО «Перспективные технологии», [1] – один из немногих представленных на рынке продуктов, содержащих практически неагломерированные наноалмазы и углеродные нанотрубки. Это прозрачная жидкость на основе специально подобранной органической дисперсионной среды, позволяющей за счет сильного расклинивающего давления этой среды сохранять наночастицы в дезагломерированном состоянии в течение длительного времени, порядка 1 года .

В настоящее время ArmCap используется как упрочняющий наномодификатор полимеров, смол и жидких смазочных материалов [2]. Несмотря на это данный продукт остается малоизученным. Известно, что наноалмазы в нем имеют размеры от от 2 до 6 нм, а углеродные нанотрубки (УНТ) - внешний диаметр 10 – 20 нм и длину до 1 мкм [3]. По характеру катодолюминесценции наноалмазы в продукте ArmCap могут быть отнесены к типу IIа [3] .

Представленная работа в первую очередь касалось исследования ArmCap методом просвечивающей микроскопии высокого разрешения .

Это исследование показало, что алмазы имеют кубическую огранку, а УНТ

– относятся к многослойным трубкам цилиндрического типа с числом слоев от 4 до 20, имеют закрытые концы и не содержат катализатора. Фотолюминисценция показала, что тип наноалмазов в ArmСap может меняться от IIa до Ia в зависимости от времени контакта продукта с азотом воздуха .

Это подтверждается смещением полосы спектра поглощения в области УФ в сторону более длинных волн при увеличении времени этого контакта .

Испарение ArmCap в результате дает равномерный неагломерированный сплошной «снегообразный» слой наноалмазов, смешанных с УНТ .

Это свидетельствует о том, что дисперсионная среда ArmСap при испарении не меняет своих диспергирующих свойств. Кроме того, нередко можно наблюдать макроструктурирование такого слоя с образованием фрактальной структуры, отражающих структуру кристаллов алмаза, ориентированных осью третьего порядка перпендикулярно плоскости снимка .

Кроме того разработана специальная методика весового определения общей массовой концентрации наночастиц в наножидкостях типа ArmCap. Последовательное многократное наращивание тонких «снегообразных» слоев на подложке позволило обойти проблему потери массы осадка вследствие неизбежной в данном случае возгонки наночастиц алмазов, которые по своим размерам сравнимы с крупными молекулами .

1. ЗАО «Перспективные технологии», г. Химки [электронный ресурс www.persptech.ru] .

2. Трухина М. В., Гнатюк Т. В., Провоторов М. В., Винокуров В. А .

Упрочняющее модифицирование материалов неагломерированными частицами // IV Международная конференция по химической технологии ХТ'12, 18-23 Марта 2012, Москва, 2012. -T. 2. – С. 145-147 .

3. Трухина М. В., Гнатюк Т. В., Кузьмин М. О., Провоторов М. В. Исследование характеристик наножидкостей типа ArmCap // Сб. III Всероссийской молодёжной конференции «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Москва. 28 мая – 1 июня 2012 г. – М: ИМЕТ РАН, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012, С. 572 – 574 .

–  –  –

1,8 6 1,9 2,2

–  –  –

Нанокристаллические материалы обладают уникальными механическими, физическими и химическими свойствами, существенно отличаются от обычных поликристаллов. Уменьшение размера зерен в поликристаллах в настоящее время можно рассматривать как эффективный метод изменения свойств твердого тела .

В данной работе методом рентгеновской дифракции выполнен анализ профиля рентгеновской линии поликристалла. Материалом для исследования был редкоземельный металл иттрий, имеющий гексагональную плотноупакованную структуру. Поликристаллические образцы были изготовлены из иттрия технической чистоты (марка ИтМ-1), имели форму пластин 50х25х4 мм. В работе для аппроксимаци профиля линий использована функция Коши, при этом физическое уширение составляет = B - b. При расчетах учитывалась немонохроматичность рентгеновского излучения, состоящего из двух компонент К1 и К2, для чего используются специальные поправочные коэффициенты. Средний размер ОКР в данной работе оценивали по формуле Селякова-Шерера. Съемка дифракторамм производилась на дифрактометре ДРОН-0,5 .

Н. В. Усольцева, В. В. Коробочкин Национальный исследовательский Томский политехнический университет usoltseva.nv@mail.ru Влияние состава продукта неравновесного электрохимического окисления меди и алюминия на его микроструктуру Оксиды и оксидные системы металлов имеют широкое применение в различных отраслях промышленности. В частности система оксид меди– оксид алюминия является универсальной основой катализаторов ряда процессов. При этом текстура материала, оказывающая влияние на его характеристики, во многом определяется составом материала, а для материалов одного состава зависит от способа получения [1] .

Нами для синтеза указанной системы использовался электролиз под действием переменного тока промышленной частоты. В качестве растворимых электродов использовались медная и алюминиевая пластины .

В зависимости от условий обработки продукта электролиза электрохимический синтез медь-алюминиевой оксидной системы может быть осуществлен двумя способами:

1. Карбонатный – с отмывкой продуктов электролиза от ионов электролита посредством декантации с последующей сушкой в среде воздуха;

2. Оксидный – с экспресс-отмывкой, например, центрифугированием, и сушкой при остаточном давлении .

Согласно результатам рентгенофазового анализа оксидная система, полученная карбонатным способом, состоит из гидрата основного карбоната меди-алюминия (Cu-Al/LDH), основного карбоната меди (Cu2(OH)2CO3) и слабоокристаллизованного бемита. Отсутствие контакта с воздухом при обработке оксидным способом позволяет исключить образование карбонатов. В результате, продукт оксидного способа содержит оксид меди (I) и слабоокристаллизованный бемит .

б а Рис. Электронно-микроскопические снимки прекурсоров системы Cu Al O, полученных карбонатным (а) и оксидным (б) способами Сравнение микроструктуры продуктов электрохимического окисления меди и алюминия, подвергнутых последующей обработке карбонатным и оксидным способами, проводилось с помощью результатов сканирующей электронной микроскопии, представленных на рис .

Аморфная структура бемита в составе образца, полученного карбонатным способом, хорошо иллюстрируется микрофотографией, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа S-3400N (каф .

ГЭГХ ИПР ТПУ). Частицы микронных размеров являются агломератами более мелких образований. На них равномерно распределены микронные агрегаты пластинок в форме цветков (Cu-Al/LDH) и сростки иголок (Cu2(OH)2CO3) [2] .

Структура бемита, входящего в состав образца, полученного оксидным способом, иллюстрируется микрофотографией, полученной с помощью растрового электронного микроскопа JEOL JSM-7500FA (Нано-Центр ТПУ). Микронные агломераты образованы существенно более мелкими пластинами. Фаза Cu2O распределена по поверхности фазы бемита в виде округлых агломератов с размерами до 500 нм .

В ходе работы показано, что способ синтеза оказывает влияние на микроструктуру продукта нестационарного электрохимического окисления меди и алюминия за счет изменения его фазового состава .

1. Стайлз Э. Б. Носители и нанесенные катализаторы. Теория и практика .

Пер. с англ. Под ред. А. А. Слинкина. – М.: Химия, 1991. – 240 с .

Т. И. Чащухина, Л. М. Воронова, М. В. Дегтярев Институт физики металлов УрО РАН, Уральский федеральный университет hihgpress@imp.uran.ru Особенности формирования субмикрокристаллической структуры в железе и никеле при деформации в наковальнях Бриджмена Железо и никель характеризуются близкими значениями ЭДУ, но имеют разные кристаллические решетки. В ОЦК металлах винтовые дислокации находятся в «сидячем состоянии» и для движения требуется их преобразование в скользящие. Благодаря этому при сопоставимых условиях подвижность дислокаций в Ni на 7 порядков выше, чем в Fe. При большой деформации в металлах с высокой ЭДУ формируется ячеистая дислокационная субструктура, которая трансформируется в субмикрокристаллическую (СМК). Целью работы было исследовать особенности, вносимые в формирование СМК структуры различным поведением дислокаций в ГЦК и ОЦК металлах при близкой ЭДУ .

Образцы никеля (99.98%) и железа (99.97%) деформировали на наковальнях Бриджмена под давлением 6 ГПа. до 10 оборотов наковальни .

Эволюция структуры Ni и Fe в результате деформации под высоким давлением носит стадийный характер. Различия выявляются при деформации на стадии СМК структуры. В железе наблюдается непрерывное повышение твердости и измельчение элементов структуры, тогда как в никеле упрочнение и измельчение прекращаются. В Ni развивается динамический возврат, подвижные границы наклона внутри микрокристаллитов непрерывно образуются и рассыпаются прежде, чем по ним пройдет разворот. В Fe малоподвижные малоугловые границы кручения внутри микрокристаллитов трансформируются в высокоугловые, и происходит измельчение микрокристаллитов .

–  –  –

Полюсные фигуры, используемые в практике рентгеновского текстурного анализа металлов, дают наглядное представление о типе текстуры образца, ее интенсивности и степени рассеяния.

При построении обратной полюсной фигуры (ОПФ) около каждого полюса Nhkl стандартного треугольника отмечают величину полюсной плотности Phkl, которая зависит от интегральной интенсивности отражения от образца Ihkl и от эталона Ihklэт:

, где n – число полюсов на ОПФ, Ahkl – коэффициенты Морриса. Для большинства металлических образцов, имеющих ГПУ- решетку (магний, цинк, титан, цирконий и т.д.), на практике применяют метод построения ОПФ, в котором количество анализируемых полюсов n ограниченно семнадцатью величинами (используется семнадцать коэффициентов Морриса Ahkl). Такая особенность объясняется тем, что для многих металлов с ГПУрешеткой, как показывают расчеты, при съемках «на отражение» условие Вульфа-Брэгга в допустимом для эксперимента диапазоне углов (~ 200–1450) выполняется лишь для семнадцати кристаллографических плоскостей. В данной работе все вычисления производились для установки, работающей с медным анодом, при напряжении на рентгеновской трубке 35 кВ. Для редкоземельных металлов, как показано в работе, при тех же условиях съемки возможно получение двадцати трех величин полюсных плотностей для ОПФ. Предложенный метод построения ОПФ значительно повышает точность их изображения и позволяет производить более точный анализ динамики полюсной плотности в процессах пластической деформации или при термообработке редкоземельных металлов и сплавов .

С. В. Овчинников, А. А. Повзнер * Институт электрофизики, УрО РАН vladimir@iep.uran.ru * Уральский федеральный университет Об экспериментальном определении флакса и лучеиспускательной способности металлических мишеней при облучении мощными пучками ионов Для модификации свойств конструкционных материалов используются различные типы сильноточных ионных источников. Воздействие мощных ионных пучков заключается в легировании материалов, создании радиационных дефектов, инициировании радиационно-динамических перестроек конденсированных сред. Кроме того, мощные ионные пучки оказывают интенсивное термическое воздействие на вещество, приводящее к существенному разогреву мишеней, что во многих случаях сопровождается процессами структурно-фазовых превращений .

В связи с этим необходимо иметь возможность надежно измерять экспериментально и рассчитывать теоретически изменение температуры в объеме мишени в ходе облучения .

В работе проведено облучение ионами Ar+ медной мишени на ионном имплантере при вариации энергии ионов Е = 10–40 кэВ и плотности ионного тока j = 100–300 мкА/см2. Кривые нагрева медной мишени получали с использованием системы сбора информации фирмы «Адам» (США) .

Предложена методика, позволяющая при реализации условий эксперимента, отвечающих отводу тепла от облучаемой ионами мишени только излучением, а также учитывая выполнение законов сохранения энергии и Стефана-Больцмана, определить флакс бомбардирующих частиц Ф, лучеиспускательную способность (степень черноты) мишени, коэффициент поглощения энергии и коэффициент распыления k атомов мишени .

–  –  –

Несмотря на то, что сплав 2124 содержит меньшее количество примесей Fe и Si по сравнению со сплавом 2024, характер термограмм обоих сплавов оказался практически одинаковым. Анализ рис. показывает, что на термограммах имеется четко выраженный эндотермический пик, соответствующий температуре неравновесного солидуса tнs сплава, свидетельствующий о том, что не удается добиться полного растворения неравновесной эвтектики при гомогенизации слитков по выбранным режимам. Часть неравновесной эвтектики, располагающейся по границам зерен -твердого раствора на основе алюминия (Al), сохраняется и после гомогенизации, а последующее плавление ее сопровождается образованием эндотермических пиков .

Проведенный МРСА гомогенизированных образцов сплавов 2024 и 2124 позволил установить состав и природу фаз. Неравновесная эвтектика в сплаве 2024 представляет собой смесь кристаллов -твёрдого раствора на основе алюминия (Al) и фазы Al2CuMg. Кроме того, на границах зерен наблюдаются монолитные частицы интерметаллидных фаз переменного состава. Эти фазы образованы преимущественно алюминием, медью, железом и марганцем. В состав некоторых из указанных частиц входит еще и кремний .

В результате проведенной серии экспериментов было установлено, что механические свойства плит в значительной степени зависят от химического состава сплава. Данные МРСА от закаленных плит показали, что фазу Al2CuMg, входящую в состав неравновесной эвтектики, не удается растворить и при нагреве плит под закалку. Таким образом, наличие избытка данной фазы приводит к тому, что плиты толщиной 101,6–139,7 мм сплава 2024 обладают пониженными механическими свойствами .

–  –  –

Оптические свойства веществ на длине волны определяются параметрами комплексного показателя преломления n – ik. Наличие шероховатости или пленки на поверхности образцов изменяют эти параметры. Сопоставление экспериментальных данных n – ik для чистой и искаженной поверхности позволяет определить среднюю высоту шероховатости или толщину пленки. Эллипсометрический метод измерения параметров n – ik, является наиболее точным, позволяющий обнаружить моноатомные островковые пленки на чистых металлах .

Кристаллизация и структурные превращения в сплавах начинаются с образования зародышей и зерен новой фазы. Если проводить охлаждение образцов таким образом, чтобы их открытая поверхность была ниже, чем в объеме, то гомогенное образование зародышей начнется на поверхности .

Это приводит к тому, что оптически гладкая поверхность расплава при появлении на ней зародышей больше критического (зародыша способного к неограниченному росту) становится шероховатой. Такая поверхность может рассеивать отраженный свет и вызывать увеличение интенсивности излучения. Это известная опалесценция металлов, сопровождаемая нередко вспышкой. Так как границы зерен обладают повышенной энергией, то они склонны сокращать поверхность. Шероховатая поверхность становится после затвердевания вновь почти зеркальной, искаженной лишь границами крупных зерен. Аналогичные изменения наблюдаются при магнитном и полиморфном превращениях в железе и при структурных превращениях в твердых сплавах. В области магнитного превращения искажения поверхности связаны с магнитострикционными явлениями. В твердом состоянии зародыши новой фазы образуются на границах зерен .

На рисунке в качестве примера представлены характерные (с ярко выраженными аномалиями) температурные зависимости оптических постоянных n – ik сплава Fe-50%Ni, измеренные на установке [1] в атмосфере смеси гелия и водорода .

Для оценки размеров выделений на поверхности использовался метод, примененный в работе [2]. Суть метода состоит в том, что шероховатая поверхность заменяется на эквивалентную по оптическим свойствам систему «подложка-пленка». Предполагалось, что «пленка» содержит вещество подложки с коэффициентом заполнения q, а её оптические постоянные «псевдопостоянные» nE - i kE определяются через оптические постоянные подложки n – ik с помощью соотношения Максвелла-Гарнетта [2] .

Далее по формулам эллипсометрии для системы «пленка-подложка» для фиксированных толщин пленки d и параметра q рассчитывались «псевдопостоянные» nE - i kE такой системы и строили номограммы nE=f(kE) .

Экспериментальное значение n – ik сплава для данной длины волны, соответствующее области аномалий на номограмме, изображалась точкой пересечений кривых d = const и q = const. Найденная толщина d соответствует средней высоте шероховатостей. Данный метод применим для малых размеров выделений d .

–  –  –

С помощью номограмм установлено, что при кристаллизации сплава Fe-50%Ni размер выделений на поверхности составляет 2–3 нм, а в области магнитного превращения 30 нм .

1. Шварёв К. М., Баум Б. А., Гельд П. В. ФТТ 16, 3246 (1974)

2. Ржанов А. В., Свиташева С. Н. и др. ДАН СССР 267, 373 (1982)

–  –  –

Согласно компьютерному моделированию процесса осаждения на поверхность (111) ГЦК кристалла нанокластеров металлов (Ni, Pd, Ag), в результате релаксации и достижении минимальной энергии упаковки формирование разнообразных структур следует принципу минимизации энергий упаковки, включая воздействие и подложки. Нами выявлен существенный рост температуры начала всех стадий плавления изолированных и позиционированных на подложках кластеров: изомеризации, разрушения фасеточной структуры, квазиплавления, исчезновение оболочечной структуры с противоположно направленными моментами количества движения по слоям. При этом сформированные координации не всегда соответствуют таковым изолированных кластеров с максимально возможной плотностью связей. Уникальные свойства формируемой гетероструктуры пограничного слоя контактирующей плоскости металла с графеном (Me/G) определяются степенью гибридизации -состояний с электронными состояниями dz переходных металлов с учетом характера зонной структуры металла. Влияние подложки усиливалось при разогреве и с появлением ненулевых значений тангенциальной диффузии, вызывавших не только сильные искажения в координациях атомов металлов в зонах контакта, но и приводивших к эффекту «личинга» - за счет адсорбирования отдельных атомов кластера поверхностью подложки. Так атомы кластеров PdN и NiN (N:309-561), размещенных на графеновых подложках, уже при температурах 370-420К взаимодействуя с углеродом, формировали в зоне контакта (111)-грань/графен из атомов углерода шестиугольники с одинарными и двойными изогнутыми связями sp2 и sp3 (т.е. ринг-кластеры) .

Ю. Я. Гафнер, Л. В. Редель, С. Л. Гафнер, Ж. В. Головенько Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова ggv@khsu.ru Изучение процессов формирования при кристаллизации структурных модификаций кластеров золота Методом молекулярной динамики изучалось влияние размера наночастиц золота на формирование изомеров. Кластерная структура была получена путем плавления наночастиц данного металла различного диаметра с последующим их охлаждением в кристаллическую фазу. Исследование проводилось в рамках термостата Нозе [1], что соответствовало процедуре ступенчатого изменения температуры. То есть, имитируя охлаждение, мы последовательно уменьшали температуру в среднем на 50 К и при каждом её фиксированном значении кластеры выдерживались 0,5 нс. Для устранения связанных с тепловым шумом побочных эффектов в области кристаллизации кластеры выдерживались при фиксированных температурах уже порядка 2 нс. В качестве конечной температуры было взято значение 300 К, так как именно в таком температурном режиме в действительности должно использоваться наибольшее количество наноустройств .

При проведении моделирования было замечено, что при условии такого ступенчатого охлаждения нанокластеров из жидкой фазы реализовывались все основные возможные кристаллические модификации (ГЦК, ГПУ, Ih и Dh), причем их формирование начиналось практически сразу после прохождения точки кристаллизации. Интерес представляло изучение зависимости процентного соотношения появления различных структур от размера, при этом особое было обращено внимание на возможность реализации пентагональных структур: икосаэдрической и декаэдрической .

Для обработки результатов компьютерного моделирования был проведен статистический анализ внутренних структур кластеров золота с использованием CNA методики [2]. Анализ полученных данных показал, что процент появления икосаэдров увеличивался с ростом диаметра частиц до от 1,6 нм до 3,33 нм в пределах от 10 до 50%. Пройдя через максимум своей реализации, далее, с увеличением величины частиц, наблюдалось влияние размерных эффектов, приводящее к снижению вероятности получения кластеров золота с таким кристаллографическим типом строения. Так, для кластеров диаметром 4,2 нм этот процент флуктуировал уже на отметке 30% – 40%, а при размере 5,0 нм процент появления икосаэдрической модификации был равен нулю во всей проведенной серии опытов .

Процент появления декаэдрической фазы, которую фактически можно назвать промежуточной между ГЦК и Ih, имел более сложный характер .

Первоначально число декаэдров составило 60% (D = 1,6 нм) и затем плавно уменьшилось примерно до 40% с увеличением кластера до D = 4,2 нм .

Далее происходило резкое увеличение числа декаэдров именно за счет отсутствия Ih модификации. Процент появления ГЦК (ГПУ) структуры практически не зависел от размера кластера в исследуемом диапазоне величин и составлял в среднем 30%. Это свидетельствует о стабильности формирования данной структурной модификации и для кластеров золота достаточно малого диаметра. Однако следует отметить рост этого показателя до 40% для кластера наибольшего рассмотренного размера (D = 5,0 нм). Таким образом, проведенные нами эксперименты позволяют утверждать, что характерной особенностью процесса являлось различимое влияние размера N на стабильность той или иной структурной модификации .

Представляемая работа была выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 12-02-98000р_сибирь_а) .

1. Nose S. J. Phys. Chem. 81, 511 (1984) .

2. Cleveland C. L., Luedike W. D., Landman U. Phys. Rev. B. 60, 5065 (1999) С. С. Аниховская1, Н. А. Кулеш, В. О. Васьковский УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина anikhovskaya.s@hotmail.com Метод рентгенофлуоресцентного анализа с полным отражением для неразрушающего контроля тонких металлических пленок .

Тонкие металлические пленки находят широкое применение в современной микроэлектронике и полупроводниковой промышленности. В связи с повышенными требованиями к чистоте используемых материалов, воспроизводимости составов сплавов, а так же к толщинным параметрам многослойных пленочных структур, существует потребность в обеспечении надлежащего контроля качества. Особый интерес вызывают так называемые неразрушающие методы контроля позволяющие проводить экспресс анализ без предварительной ресурсоемкой и трудозатратной пробоподготовки .

Рентгенофлоуресцентный спектрометр с полным внешним отражением NANOHUNTER позволяет проводить анализ состава образцов высушенных растворов с высокой точностью (чувствительность достигает для некоторых элементов 10 ppb), а так же производить малоугловое сканирование образца для определения изменения состава с глубиной проникновения излучения. Однако помимо анализа высушенных растворов, при условии отсутствия или учета так называемых матричных эффектов, данный прибор может быть применен для проведения измерений на металлических и полупроводниковых пленках [1] .

Нами была поставлена следующая задача: разработать методику неразрушающего контроля соотношения компонентов тонких пленок аморфного сплава Tb-Co толщиной от 90 до 200 нм с использованием спектрометра Nanohunter. При этом за опорные количественные данные по составу принимались результаты анализа проведенного на высушенных растворах, полученных из тех же образцов .

–  –  –

Рис. Сравнение содержание тербия, полученное на пленках Tb-Co разного состава методом разрушающего анализа на высушенных растворах и неразрушающего анализа на пленочных образцах. На диаграмме приведены абсолютные значения разницы между содержанием Tb полученным разными методами для каждого образца .

На первом этапе выполнения указанной задачи нами была отработана методика измерения состава пленок разрушающим методом, при этом варьировались тип растворителя, объем высушиваемой капли, угол падения рентгеновского излучения, время экспозиции. На втором этапе нами была разработана методика неразрушающего анализа состава пленочных образцов, в качестве основных варьируемых параметров выступали угол падения излучения и время сканирования. После отработки методик разрушающего и неразрушающего анализа состава нами было проведено сравнительное исследование влияния варьируемых факторов на величину систематической погрешности .

1. Adrien Danel et al Spectrochimica Acta Part B, 63, 1365 (2008) .

–  –  –

Целью работы является исследование методами компьютерного моделирования атомной структуры и самодиффузии по границам зерен наклона в ГЦК-металлах. Разработан специальный программный комплекс, на который получено авторское свидетельство [1]. Комплекс позволяет моделировать атомную структуру, рассчитывать локальную и среднюю потенциальную энергию, свободный объем, а также моделировать процессы самодиффузии по ГЗ наклона общего типа в ГЦК – металлах. Методика построении и расчета описана в [2] .

Размер расчетного блока составил: 16х16х40 параметров решетки .

Расчетный блок содержит ~40000 атомов. На расчетную ячейку накладывались жесткие граничные условия. Объект Объектом исследования были ГЗ наклона общего (6, 30) и специального типа (5, 13) в Al .

Показано что тонкая структура общих и специальных ГЗ наклона неоднородна вдоль плоскости ГЗ. Выявлены области локального сжатия и растяжения. Рассчитано распределение потенциальной энергии и свободного объема вдоль ГЗ. Показано, что характер распределения свободного объема и потенциальной энергии существенно зависит от конкретной ГЗ .

Совокупность результатов моделирования позволила выявить следующие закономерности самодиффузии по ГЗ наклона разного типа в алюминии. Установлено, что в для данных границ существуют два температурных интервала, отличающихся преобладающим механизмом самодиффузии. Граница интервалов соответствует температуре близкой к 750 К. При достижении этой температуры правильная атомная структура ГЗ разрушается, область границы аморфизируется. Это приводит к изменению механизма зернограничной самодиффузии .

Малоугловая ГЗ 6 имеет трубочный механизм самодиффузии в низкотемпературной и высокотемпературной области, однако в высокотемпературной области, при сохранении локализации движения вдоль ядер дислокаций, наблюдается существенный вклад хаотической компоненты .

Большеугловая ГЗ общего типа 30 в низкотемпературном интервале имеет трубочный механизм самодиффузии, а в высокотемпературном – по распределенным вакансиям .

Среди специальных ГЗ особое поведение характерно для специальной границы 5. Обладая наименьшим периодом повторяемости, данная граница имеет высокую когерентность сопряжения зерен. Самодиффузия по специальным ГЗ 5 в низкотемпературном интервале идет по вакансионному механизму. В высокоРис.1 Температурные зависимотемпературном интервале правильная сти коэффициента самодиффузии структура эта граница разрушается за счет образования распределенных вакансий и наблюдается смешанный механизм самодиффузии (вакансионный и по распределенным вакансиям) .

Самодиффузия по ГЗ с 13 идет по трубочному механизму в низкотемпературной области и по распределенным вакансиям в высокотемпературной области .

1. Драгунов А. С., Демьянов Б. Ф., Векман А. В. Моделирование процессов диффузии в металлических кристаллах, содержащих границу зерен наклона, методом молекулярной динамики //Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2009612475. Зарегистрировано 18.05.092 .

MacDougall G. J. et al., arXiv:0801.2716 .

2. Демьянов Б. Ф., Драгунов А. С., Векман А. В. Известия Алтайского государственного университета. №1.2, 158 (2010) В. А. Грешняков1, Е. А. Беленков Челябинский государственный университет v.greshnyakov@yandex.ru, 2belenkov@csu.ru Новые полиморфные разновидности алмаза В настоящее время ведется интенсивный поиск новых углеродных фаз, которые могут найти широкое практическое применение в качестве молекулярных сит и материалов для абразивной промышленности и электроники. Такие углеродные фазы должны иметь трехмерные жесткосвязанные структуры. Первыми и наиболее вероятными кандидатами с подходящими свойствами являются алмазоподобные фазы, состоящие из sp3 гибридизированных атомов углерода. Поэтому в данной работе были теоретически исследованы структуры и свойства полиморфных модификаций кубического алмаза, в которых все атомы находятся в кристаллографически эквивалентных позициях .

Согласно разработанной методике модельного получения алмазоподобных фаз структуру любой алмазоподобной фазы можно получить в результате сшивки или совмещения одинаковых предшественников [1]. В качестве предшественников были использованы квази-нульмерные фуллереноподобные, квази-одномерные трубчатые и спиральные, квази-двумерные графеноподобные наноструктуры, в которых все состояния атомов эквивалентные. Первый способ генерации алмазоподобных фаз заключается в сшивке наноструктур предшественников. Этот модельный механизм соответствует экспериментально наблюдаемому процессу – полимеризации. Второй механизм модельного получения алмазоподобных структур – совмещение атомов их предшественников. Последний способ модельного получения фаз не является чисто модельным, так как экспериментально он может быть реализован в процессе коалесценции .

В результате теоретического анализа установлена возможность существования 29 алмазоподобных фаз. Все алмазоподобные структуры были разделены на следующие семейства: графаны (8 фаз), тубуланы (8), спиральные фазы (1) и фуллераны (12). Примеры кристаллических структур таких фаз приведены на рисунке. Геометрическая оптимизация структур была произведена с помощью квантово-механического полуэмпирического метода PM3 [2,3]. Элементарные ячейки алмазоподобных фаз относятся к различным сингониям: кубической (10), тетрагональной (7), гексагональной (8), ромбоэдрической (1) и ромбической (3) .

–  –  –

Сплав Al-50%Sn применяется в производстве в качестве лигатуры .

Использование лигатуры Al-50%Sn предполагает ее прокатку с водяным охлаждением, что часто сопровождается отбраковкой металла из-за расслоения по границам раздела фаз [1].Система Al-Sn имеет диаграмму состояния эвтектического типа, а сплавы Al-Sn характеризуются тенденцией к расслоению на две фазы – раствор олова в алюминии и эвтектику. Микроструктура сплава Al-50вес.(18,5ат.)%Sn представляет собой глобулярные области -раствора, окруженные прослойками эвтектики [2]. Экспериментально установлено, что повышение температуры нагрева расплава выше 950 °C, радикально понижает склонность лигатуры Al-50%Sn к расслоению при прокатке [1] .

Авторами проведен сравнительный кристаллографический анализ глобулярных включений -Al в образцах сплава Al-50%Sn методом дифракции обратно рассеянных электронов (ДОЭ), который показал, что они имеют поликристаллическое строение. Получены карты ориентации кристаллитов (углы Эйлера) и полюсные фигуры (двухмерные проекции функции распределения ориентировок ODF). Построены гистограммы дезориентации кристаллитов для гомогенизированного в жидком состоянии (Тн=1150 °C и охл=0,2 °С/с ) и реперного (Тн=700 °С и охл=0,2 °С/с) образцов. Текстура особенно сильно выражена для гомогенизированного образца. Гистограмма коррелированного распределения для обоих кристаллитов показывает большое количество малоугловых границ, т.е. границ с углом разориентации ниже 15°, которые не видны в некоррелированном распределении для реперного образца. Анализ гистограмм углов дезориентации для реперного и гомогенизированного в жидком состоянии образцов показывает, что в первом случае имеет место большое количество больше угловых границ, во втором случае практически все границы малоугловые, текстуированность материала для гомогенизированного образца выше. В обоих случаях мы имеем дело с текстуированным металлом, что обязательно скажется на его упругих характеристиках [3-4]. Предпочтительной ориентацией (малые менее 15 углы разориентации) обладает -твердый раствор .

По результатам анализа дифракционных картин Кикучи построены карты фактора Тейлора для системы деформаций (системы скольжения), характерной для алюминия: {111} -111 при направлении нагружения оси (ОХ), позволяющие определить степень однородности деформации .

Гистограмма фактора Тейлора (фактора ориентировки) для реперного образца для системы деформации {111} -111 имеет два максимума, что свидетельствует о неоднородности его упругих характеристик .

1. Попель П. С., Коржавина (Чикова) О. А., Мокеева Л. В. и др. Технология легких сплавов (ВИЛС), № 4, 87 (1989) .

2. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. Пер с англ. М.: Металлургия, 1979. 640 с .

3. Хантингтон Г. УФН.. т. LХХIV, вып.2, 303 (1961)

4. Францевич И. Н., Воронов Ф. Ф., Бакута С. А. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов. Справочник. Киев: Наукова думка, 1982, 287 с .

–  –  –

Общеизвестно, что сложнейшие экологические ситуации формируются на территориях с интенсивной горнорудной экономикой. В процессе разработки рудных месторождений на земной поверхности формируются техногенные отвалы с нарушенным, по сравнению с природной средой, содержанием тяжелых металлов, которые поступая в живой организм проявляют токсические свойства. Решением этой проблемы представляется разработка экологически безопасного метода переработки отходов горнорудной промышленности (шламов). К таким методам относится бактериальное выщелачивание металлов .

Развивая идею о непосредственном участии живого вещества в геологических процессах, В. И. Вернадский впервые сформулировал фундаментальное положение о взаимосвязанности живой и косной материи в биосфере. Функциональная зависимость, существующая между организмом и средой его обитания, носит жизнеобеспечивающий характер. Для примера можно процитировать некоторые высказывания В. И. Вернадского из его "Очерков геохимии" (1934): "Для этого разрушения (имеется в виду разложение каолинита - глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия) потребны особые условия, даваемые жизнью, могущей использовать выделяющуюся при этом энергию"; "Нам неизвестен механизм этого разложения, но... механизм этот должен иметь очень большое значение в жизни организма" .

Проблема, связанная с выяснением роли микроорганизмов в деструкции силикатов, приобретает особо актуальное значение, как прямо соотносящаяся с развитием нового направления в технологии силикатного сырья, рассчитанного на использование бактерий в обогащении и извлечении полезных компонентов. Металлы в силикатных рудах входят в кристаллическую решетку минералов, что является причиной невозможности их обогащения, основанного на различии физико-химических свойств минералов .

Целью данной работы является исследование изменение морфологии поверхности минералов класса силикатов под действием силикатных бактерий и бактерий E.Shaposhnikovii методами атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии и определить механизм деструкции минералов под действием бактерий .

По результатам работы выявлена схожесть характера изменения рельефа поверхности минерала под действием силикатных бактерий и химического воздействия, а также бактерий E. Shaposhnikovii и механического воздействия. Показано, что разрушение шлама под действием бактерий E.Shaposhnikovii происходит в областях с многочисленными неровностями и углублениями поверхности. Механизм разрушения шлама под действием бактерий E. Shaposhnikovii носит механический характер и сводится к эффекту эксфолиации: слизь, производимая бактериями, проникает между слоями шлама и, набухая, способствует разрушению с образованием плоских частиц размером 25 мкм и высотой 0,20,4 мкм. Разрушение шлама под действием силикатных бактерий носит иной характер. Показано, что в результате обработки силикатными бактериями срезы характерных ступеней на поверхности шлама, образованные слоями, выходящими перпендикулярно срезу, подвержены бактериальному разрушению больше, чем ровные участки поверхности. Механизм разрушения шлама под действием силикатных бактерий носит химический характер, что следует из наблюдаемого изменения содержания отдельных элементов в поверхностном слое .

Таким образом, можно сделать вывод, что в результате жизнедеятельности силикатных бактерий появляется доступ к металлам для выщелачивания, наблюдается увеличение содержания железа и титана в поверхностном слое минерала на 10 – 20% .

4. Синтез и физико-химические свойства наносистем

–  –  –

Метод плазменного электролитического оксидирования (ПЭО), получивший значительное теоретическое и практическое развитие благодаря научным изысканиям, проводимым в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институте химии ДВО РАН (г. Владивосток), позволяет получать многофункциональные керамоподобные модифицированные гетерооксидные слои с широким спектром практически важных свойств (антикоррозионных, антинакипных, износостойких, теплостойких, биоактивных, биоинертных, биорезорбируемых). [1–3]. Формируемые методом ПЭО на металлах и сплавах поверхностные гетерооксидные слои обладают развитой поверхностью, хорошей адгезией к подложке, что может служить подходящей основой для создания композиционных покрытий, включающих в свой состав наноразмерные неорганические и полимерные материалы. В этой связи значительный интерес представляет собой ультрадисперсный политетрафторэтилен и его низкомолекулярные производные, что обусловлено, прежде всего, многообразием свойств этого фторполимера и его практической значимостью [1 - 3]. В качестве неорганических материалов были использованы для синтеза новых композиционных слоёв, улучшающих свойства поверхности, наноструктурные порошки (с размером частиц до 100 нм): вольфрама, карбида вольфрама, кобальта и оксида алюминия (W, WC, Со, Al2O3), изготовленные в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН к.т.н. А.В. Самохиным под руководством академика Ю.В. Цветкова .

В результате направленного подбора режимов предварительной подготовки водных растворов были получены стабильные электролитические системы сложного состава, которые были использованы при обработке металлов и сплавов методом ПЭО для создания защитных покрытий, обладающих комплексом практически востребованных свойств. В процессе ПЭО с использованием разработанных электролитических систем, содержащих наноразмерные частицы, удалось внедрить частицы Со, Al и W и их соединения в покрытие, расширив, тем самым, область практического использования обрабатываемого металла/сплава [4, 5] .

Проведенные исследования показали перспективность использования фракций ультрадисперсного политетрафторэтилена для создания на металлах и сплавах композиционных полимерсодержащих покрытий, в которых основой являются слои, сформированные методом плазменного электролитического оксидирования. Различие в термодинамической устойчивости олигомерных составляющих фторполимеров обуславливает отличие в структуре и свойствах композиционных покрытий, а следовательно, определяет область их использования. Путем многократного нанесения фторполимера с последующей термообработкой, а также внедрение неорганических наночастиц в покрытие удается получить бездефектные композиционные покрытия, обладающие наилучшими защитными свойствами (увеличивающих сопротивление переносу заряда на 5-6 порядков, микротвердость в 8-10 раз по сравнению с незащищенным металлом/сплавом) .

Литература .

1. Sinebryukhov S. L., Gnedenkov A. S., Khrisanfova O. A. and Gnedenkov S. V. Surf. Eng. 25, 565 (2009) .

2. Gnedenkov S. V. and Sinebryukhov S. L. Compos. Interfaces, 16, 387 (2009) .

3. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V. et al. Prot. Met, 44, 704 (2008) .

4. Minaev A. N., Gnedenkov S. V.; Sinebryukhov S. L. et al. Prot Met Phys Chem Surf, 47, 840 (2011) .

5. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Tkachenko I. A. et al. Inorg Mat:

Appl. Res., 3, 151 (2012) К. А. Петровых1, В. С. Кортов1, А. А. Ремпель2, С. В. Звонарев1, А. А. Валеева2 УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина ИХТТ УрО РАН kspetrovyh@mail.ru, Получение и аттестация наноразмерного порошка люминофора Zn2SiO4:Mn Из более ранних исследований известно, что большинство широко применяемых на практике крупнозернистых катодолюминофоров, переходя в наноразмерное состояние, приобретает новые перспективные свойства. Так, например, установлено, что с уменьшением размера частиц повышается радиационная стойкость материала, что позволяет увеличить рабочую плотность мощности возбуждения, а, следовательно, и яркость свечения в 1.5-2 раза. Кроме того, отмечено, что на порядок возрастает адгезионная прочность нанолюминофора к подложкам [1] .

Цель настоящей работы заключалась в получении наноразмерного катодолюминофора Zn2SiO4:Mn (виллемита) путем размола исходного микрокристаллического порошка с последующей аттестацией полученных образцов методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) .

Согласно результатам СЭМ размер частиц в исходном порошке виллемита, использованном для наших исследований, составляет от 1 до 3 мкм. Анализ распределения частиц по размерам методом динамического рассеяния света показал, что помимо основной фракции микронных размеров, в порошке также встречается незначительная часть нанометровых частиц размером 12 нм и больше. Кроме того, установлено, что материал имеет высокую склонность к агломерации, и, вследствие этого, можно наблюдать агрегаты размером до 10 мкм, состоящие из многих более мелких кристаллов [2] .

Размол крупнокристаллического исходного порошка проводился в планетарной мельнице. В качестве мелющих тел выбраны шары из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, размольная жидкость

– изопропиловый спирт. Основные параметры процесса подробно описаны в работе [3], длительность размола составляла 15, 30, 60, 120 и 240 минут .

Полученные порошки отжигались на воздухе при температуре 300 °С в течение двух часов для уменьшения наведенных размолом напряжений .

Используя метод Вильямсона-Холла, по уширению рентгенодифракционных отражений вычислили размер областей когерентного рассеяния (ОКР) в размолотых порошках. В ходе обработки спектров установлено, что в порошках, подвергавшихся размолу менее 60 минут велико содержание первичной крупнозернистой фракции. После размола продолжительностью 120 минут и выше исходная фракция исчезает. Минимальные размеры ОКР в порошках Zn2SiO4:Mn после размола в течение 15, 30 и 60 минут составляют 45–65 нм. Размер ОКР в порошках с временем размола 120 и 240 минут не превышал 25–30 нм .

Поскольку виллемит является непроводящим материалом, для исследования методом СЭМ порошков, подвергнутых размолу в течение 120 и 240 минут, на них напылили слой золота толщиной 10 нм. На полученных микрофотографиях хорошо видно, что в порошках присутствуют как агрегаты частиц размером до 500 нм, так и более мелкие частицы размером 20 нм .

Таким образом, согласование результатов определения размера частиц в размолотых порошках Zn2SiO4:Mn двумя различными методами, позволяет заключить, что путем размола в шаровой мельнице удается получить порошки исследуемого катодолюминофора с минимальны размером частиц 20 нм .

1. Сощин Н. П., Личман В. Н., Большухин В. А., Кириллов Е. А. Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии – производству-2006», стр. 36

2. Measurements of particles size distributions. Analysis report No 120 052 .

Sympatec GmbH

3. Валеева А. А., Шретнер Х., Ремпель А. А. Неорган. Матер. 47, №4, 464 (2011) С. В. Хитрин1, С. Л. Фукс2, Е. Н. Суханова3 1,2,3 Вятский государственный университет tzb_ khitrin @ vyatsu.ru, 2 tzb_fuks @ vyatsu.ru, 3 katia88suh@mail.ru Преспективная технология получения нанодисперсного политетрафторэтилена для его применения в композиционных материалах Политетрафторэтилен (ПТФЭ) — базовый полимер класса фторполимеров, обладающий высокой химической стойкостью, высокой гидро- и лиофобностью, прекрасными электроизоляционными качествами, рекордно низким коэффициентом трения, высокой климатической стойкостью. В процессе его получения, эксплуатации изделий на его основе и переработки образуется большое количество отходов .

Существует несколько способов переработки отходов ПТФЭ. Механические методы позволяют получить продукт с размером частиц до 100 мкм и должны сопровождаться предварительной или последующей очисткой отходов от посторонних включений, что усложняет технологию переработки для квалифицированного использования .

Физико-химические способы заключаются в переработке отходов термодеструкцией. К ним относятся: термодеструкция в присутствии водяного пара [1], прямое фторирование газообразным фтором, фторирование высшими фторидами переходных металлов .

Одним из перспективных направлений является термодеструкция с исчерпывающим фторированием с переносчиком фтора – трифторидом кобальта [2]. С помощью данной технологии, подробно описанной в [3], получен ультрадисперсный ПТФЭ (УПТФЭ) с размером частиц менее 100 нм. При этом состав отхода ПТФЭ и УПТФЭ остается практически одинаковым .

Определены коэффициенты трения качения для смазок на основе парафинов, содержащих в том числе УПТФЭ (рис.) .

По представленной зависимости можно сделать вывод, что ПТФЭ после термической деструкции имеет более низкий коэффициент трения качения, чем исходный .

–  –  –

Рис. Зависимость коэффициента трения качения от угла наклона .

- для фторпарафина; - для ПТФЭ; - для УПТФЭ О высокой перспективности применения наноразмерного УПТФЭ с смазывающих материалах свидетельствует двухкратное снижение коэффициента трения .

1. Филатов В. Ю., Мурин А. В., Казиенков С. А., Хитрин С. В., Фукс С. Л .

ЖПХ № 1, 147 (2011) .

2. Хитрин С. В., Фукс С. Л., Казиенков С. А., Филатов В.Ю., Суханова Е.Н .

Способ переработки фторопластов и материалов, их содержащих, с получением ультрадисперсного фторопласта и перфторпарафинов // Заявка на патент РФ № 2011149496. 2011 .

3. Hitrin S. V., Fuks S. L., Suhanova E. N., Filatov V. Yu. Low-waste production development of waste utilization of polytetrafluorethylene / European Science and Technology [Text]: materials of the international research and practice conference, Wiesbaden, January 31st, 2012 г. / publishing office «Bildungszentrum Rodnik e. V.». – с. Wiesbaden, Germany, 2012. – P. 86 .

В. В. Смирнова Национальный исследовательский Томский политехнический университет, vv_smirnova@sibmail.com Синтез наноструктурированного диоксида титана и модифицирование его поверхности электрофизическими методами

–  –  –

И. С. Пузырев1, Е. П. Собина2, С. В. Медведевских2, М. Ю. Медведевских2, Ю. Г. Ятлук1 Институт органического синтеза УрО РАН, Уральский научно-исследовательский институт метрологии puzyrev@ios.uran.ru, 2 sobina_egor@uniim.ru Влияние темплатов на характеристики нанопористых силикагелей Синтез микро- и мезопористых материалов является актуальной задачей вследствие многообразия их применений (сорбенты металлов, очистка воды, контроль влажности, сушка газов, получение чистой воды из воздуха) [1,2]. В настоящее время интенсивно исследуются материалы на основе нанопористого силикагеля, получаемого темплатным золь-гель методом в кислой среде. Это позволяет получать пористые силикагели с высокой степенью связности. В то же время снижение степени связности (увеличение вклада типов связности Q2 и Q3) ведет к увеличению содержания гидроксильных групп на поверхности силикагелей и, как следствие, к повышению способности сорбировать пары воды .

В нашей работе впервые с использованием аминов с различной длиной углеводородного радикала и замещенностью (следовательно, основностью) в основной среде получены нанопористые силикагели в высокой удельной площадью поверхности (до 1900 м2/г). Изучено влияние аминов на характеристики силикагелей: площадь поверхности, размер пор, диаметр пор, а также их способность сорбировать пары воды .

Показано, что, вследствие низкой степени связности, силикагели обладают высокой сорбционной способностью к парам воды .

На основе полученных силикагелей изготовлены Государственные стандартные образцы (ГСО) нанопористых силикагелей .

1. Li H., Ai M., Liu B., Zheng S., Zong G., Micropor. and Mesopor. Mater., 143, 1, (2011) .

2. Ohashi F., Maeda M., Inukai K., Suzuki M., Tomura S., J. Mater. Sci., 34, 1341 (1999) .

–  –  –

Индивидуальные сульфиды (ровно как и селениды) индия и меди (I) благодаря уникальным электрофизическим свойствам нашли широкое применение в области микро- и оптоэлектроники .

В последние годы большое внимание исследователей привлекают тонкопленочные структуры сложных соединений в системе Cu(In,Ga)(S,Se)2, поскольку они являются перспективными объектами как для исследования фундаментальных свойств халькопиритных полупроводников, так и для практического использования их в фотоэнергетике. Возможность применения этих полупроводников для изготовления солнечных элементов обусловлена совокупностью таких свойств, как высокий коэффициент абсорбции солнечного излучения, оптимальная ширина запрещенной зоны, сравнительно высокий КПД преобразования, радиационная стойкость, потенциально низкая себестоимость изготовления фотопреобразователей. Кроме того, улучшение оптических свойств халькопиритных тонких пленок Cu(In,Ga)(S,Se)2 осуществляется за счет допирования такими элементами, как Ga, Zn, Al, Te .

По средствам анализа граничных условий образования соответствующих сульфидов и селенидов меди и индия была показана возможность осаждения данных соединений при повышенной температуре (до 60 °C) и пониженном значении pH реакционной смеси (до 4) .

По средствам рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии был проведен элементный анализ пленок Cu2S–In2S3 и Cu2Se–Ga2Se3–In2Se3 путем сравнения спектров участка 10–100 эВ (линии In4d, Se3d и Cu3p) пленок. Все слои были получены при 60 °C при соотношениях солей индия (галлия) и меди в реакционной смеси от 0.5:1 до 2:1. Элементарные составы пленок и монокристалла CuInSe2 приведены в таблице .

Образец In, ат.% Cu, ат.% S, ат.% O, ат.% Ga, ат.% Se, ат.% 2A 14.75 29.85 13.32 28.65 - B 12.87 28.88 11.88 33.97 - - 2C 15.45 28.82 10.89 30.71 - - 2D 21.77 19.85 7.57 35.63 - - 2E 22.40 20.51 8.08 33.25 - - 1A - 22.26 - 30.40 17.72 14.99 1B - 37.36 - 12.43 8.81 21.04 1H 2.28 6.80 - 39.52 16.84 3.45 CuIn(Ga)Se2 25.00 25.00 50.00 0.00 Как видно из приведенной таблицы, общее содержание индия в наноструктурированных тонких пленках в зависимости от соотношения концентраций металлов в растворе составляет до 22.4 ат.%, галлия 17.7 ат.%, меди от 7 до 50 ат.%, селена и серы до 21 и 13 ат.%, соответственно. Особенностью состава пленок является относительно высокое содержание в них кислорода от 12 до 40 ат. %. Можно предположить, что кислород в них находится в составе оксидных (подобно CO2, CO) и гидроксидных фаз .

Четкие линии Cu2p-меди на полученных спектрах (не приведены здесь) говорят о том, что вся медь находится в одновалентном состоянии Cu+ .

В итоге из полученных результатов видно, что в пленках находится значительное количество индия и галлия в сравнении с раннее полученными результатами. Большое содержание кислорода, как было отмечено ранее, свидетельствует об образовании оксидных фаз, малое содержание селена и серы в пленках говорит о том, что металлы не полностью перешли в сульфидную и селенидную фазы. Поэтому для досульфидизации и доселенизации слоев необходимо использовать ионообменный синтез, который является разновидностью метода гидрохимического осаждения, и будет представлять второй шаг при получении необходимых сульфидов и селенидов .

Н. Н. Малышева, И. А. Утепова, Т. С. Митрофанова, А. Н. Козицина, А. И. Матерн, О. Н. Чупахин Уральский федеральный университет natalymalysheva@mail.ru Синтез и использование для электрохимического определения E.Coli электроактивных магнитных нанокомпозитов на основе Fe3O4 Методы специфического иммуноанализа широко применяют в таких прикладных областях, как медицина, мониторинг качества воды, проверка безопасности продуктов и т. д. В клинической практике микробиологические анализы играют главную роль в диагностике инфекций и (или) в выборе надлежащих препаратов для лечения в случае инфекции .

Высокая чувствительность и селективность, оперативность получения результата позволяют предложить для целей экспресс-диагностики патогенных микроорганизмов электрохимические аналитические системы на основе функциональных композитных наноматериалов. Предлагаемый метод основан на использовании магнитного нанокомпозита, взаимодействующего с микроорганизмами, служащего меткой и источником получения прямого электрохимического аналитического сигнала, с последующим специфическим взаимодействием микроорганизмов, меченных нанокомпозитами с антителами, предварительно иммобилизированными на рабочем электроде .

Целью работы являлась разработка метода получения и изучение полимерных нанокомпозита, включающих наночастицы Fe3O4, модифицированное ферроценом оксидкремниевое покрытие .

Получены нанокомпозитные образцы:

Для полученного образца зарегистрированы циклические вольтампе-рограммы (рис.)

Рис. Циклические вольтамперограммы, полученные на толстопленочном графитовом электроде, Фон: 0,1 М р-р KNO3 :

(1) немодифицированный электрод;

(2) - (5) электрод с нанесенным Fe3O4 c ферроценмодифицированной оксидкремниевой оболочкой: (2) Смод - 2 мг/мл, (3) Смод - 3 мг/мл; (4) Смод мг/мл; (5) Смод - 6 мг/мл .

Получена линейная зависимость величины тока окисления (потенциал 0,53 мВ) от содержания нанокомпозитов в исходной суспензии .

Уравнение регрессии I = 0.0637*C - 0.0326 Было рассчитано число электронов, участвующих в процессе электропревращения, которое для случая окисления ферроценовой группировки составило 1.

Электроокисление протекает по следующей схеме:

Fe +* Fe

Получена линейная зависимость логарифма тока окисления нанокомпозита от концентрации бактерий E.Coli в пробе .

Уравнение регрессии I = 0.0001*log Cбакт – 8*10-5 Исследование выполнено при финансовой поддержке программы «У.М.Н.И.К.» (тема №9 проекта 14151) А. Н. Воропай1, Т. С. Манина1, Р. П. Колмыков1,2, Ч. Н. Барнаков1 Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, Кемеровский государственный университет Получение наноразмерного металл – углеродного композита восстановлением ионов никеля в порах углеродного материала Целью данной работы является получение наноразмерного металл – углеродного композита (НМУК) методом восстановления хлорида никеля в порах углеродной матрицы .

Большинство экспериментов, связанных с получением НМУК, основаны на термическом разложении металл – органических соединений. В данной работе восстановление проводится в порах готовой углеродной матрицы .

Реализовать данный способ представилось возможным с появлением углеродных материалов, разработанных на базе ИУХМ СО РАН .

Условия восстановления были взяты из работы [1].

Схему химической реакции, протекающей в порах углеродной матрицы, можно представить следующим образом:

2NiCl2 + N2H4 + 4NaOH = 2Ni + N2 + 4NaCl + 4H2O При реализации данного способа получения НМУК возникла проблема закупоривания пор промежуточными продуктами реакции, и как следствие, прекращение окислительно-востановительной реакции в объеме углеродного материала .

В ходе данного исследования были подобранны специфические условия проведения синтеза для максимального восстановления ионов металла в порах углеродного материала. Восстановление проводилось на карбонизате 2.0, получение и свойства которого описаны в работе [2]. В результате был получен НМУК с размерным распределение металлической фазы, распределенной в объеме углеродной матрицы, близкой к размерному распределению пор углеродного материала (рис.). Распределение частиц металла по размерам, оценено методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МУР), подробно описанным в работе [3] .

Рис. Массовая функция распределения частиц никеля по размерам по методу МУР .

Анализируя массовую функцию распределения металлической фазы, был рассчитан средний размер частиц никеля, что составляет 9-10 нм .

Таким образом, показана возможность получения НМУК (на примере Ni-C) описанным методом .

Авторы работы благодарят к.х.н., доц. Пугачева В.М., к.ф.-м.н. Додонова В.Г. и член-корр. РАН Захарова Ю.А. за помощь в проведении исследований и обсуждении полученных результатов .

1. Колмыков Р. П. Получение и изучение свойств нанопорошков никеля, кобальта и взаимной системы: дис. к.х.н. Кемерово 2011. С. 62 – 64 .

2. Манина Т. С., Федорова Н. И., Семенова С. А., Исмагилов З. Р. Кокс и химия, № 3, 43(2012)

3. Свергун Д. И., Фейгин Л. А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. – М.: Наука – 1986 – С.279 .

–  –  –

Эксперимент выполнен на пластинах фольги алюминия, тантала и ниобия в высокотемпературной электрохимической ячейке при 773 и 873 К в расплаве карбонатов лития, натрия, калия (40:30:30 мол.%). Время электролиза составляло 4 часа при фиксированном потенциале +2В относительно карбонатного (кислородного) электрода сравнения, солевые добавки активаторов (гидроксида натрия) и добавки пассиваторов – гидроксидов щелочных металлов вводили через определенный интервал времени после начала поляризации .

Поверхность образцов после оксидирования исследовали при помощи сканирующего электронного микроскопа «GEOL SM-5900 LV» .

Толщина образующихся слоев измерялась на приборе AVASOFТThin Film fon Ava Spect-2048 FT-2 .

Выполнен атомно-абсорбционный анализ солевых расплавов после окончания эксперимента .

В результате эксперимента установлено, что молярный вес пленки при окислении вентильных металлов возрастает. Это связано с тем, что происходит внедрение катионов и анионов из расплава в пленку с образованием оксидов сложного состава .

При локальной анионной активации тантала и ниобия через образующуюся оксидную пленку перенос свободных ионов металлов образца не происходит, рост пленки за счет этих ионов происходит только на внутренней границе пленки. С внешней стороны рост пленки происходит за счет ионов кислорода из расплава. Тотальное растворение пленок не происходит, так как через пленки мигрируют как ионы щелочных металлов из расплава, так и ионы кислорода .

Рассчитанная толщина пленки соответствует экспериментально определяемому значению и составляет – 3–510-8 .

При локальной анионной активации алюминия рост пленки осуществляется так же, как у тантала и ниобия, но одновременно с этим происходит частичное растворение пленки. Растворение идет преимущественно за счет прямого выхода ионов алюминия в расплав, только незначительная доля ионов переходит в расплав за счет растворения оксида алюминия .

Установлено, что скорость роста количества питтингов на поверхности вентильных металлов обратно пропорциональна времени, а скорость их залечивания прямо пропорциональна их количеству.

Математическое выражение данной зависимости будет выглядеть следующим образом:

–  –  –

Е. Н. Зюзюкина1,2, Ю. А. Захаров1,2, В. М. Пугачев2, А. Н. Попова1,2 Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, Кемеровский государственный университет zaharov@kemsu.ru Промежуточные и побочные продукты при синтезе наноразмерных порошков в системе железо-кобальт Работа входит в проводимый нашей лабораторией цикл исследований синтеза взаимных наноразмерных систем (НРС) Fe-Co методом восстановления гидразингидратом водных растворов прекурсоров. На основании результатов рентгенофазового (РФА) и рентгенофлуоресцентного (РФлА) анализов была предложена общая схема процесса [1]. Синтез основной части НРС Fe-Co протекает в 2 стадии: на первой образуются промежуточные продукты – смешанные гидроксиды металлов (СГМ) (Fe, Co)(OH)2, за счет диссоциации которых ионы металлов поставляются в раствор и восстанавливаются гидразингидратом с образованием целевого продукта – взаимных металлических НРС Fe-Co .

Неизученными, однако, оставались вопросы структуры и фазового состава СГМ, а также побочные процессы их окисления, что и явилось предметом рассмотрения в нашей работе .

При промывке, фильтровании и сушки СГМ на воздухе происходит окисление железа (II), и СГМ трансформируются в оксидно-гидроксидные фазы (ОГФ) переменного состава [Fe, Co](OH)2·FeOOH и шпинельные фазы (ШФ). Поэтому для предотвращения трансформации СГМ в ОГФ и ШФ образцы получали в боксе, в инертной атмосфере варьируя соотношения концентраций реагентов (от 0 до 100 масс.% железа); поверхность СГМ защищалась тонким слоем глицерина. Фазовый состав и структурные параметры синтезированных СГМ и ОГФ определяли методами дифракционной рентгенографии в железном излучении (ДРОН3, =1.9373) .

Были рассчитаны параметры решетки СГМ, на рис. 1 приведена зависимость объема элементарной ячейки СГМ от состава. Результаты показывают, что при совместном осаждении гидроксидов железа и кобальта образуются неограниченные твердые растворы .

Небольшой разброс данных обусловлен тем, что полностью избежать окисления СГМ не всегда удается, и кислород проникает через защитную пленку глицерина. В результате окисления железо частично переходит в трехвалентное состояние с меньшим размером, что приводит к уменьшению параметров решетки .

Рентгенограммы синтезированных ОГФ отличаются от рентгенограмм соответствующих СГ только тем, что дифракционные линии смещены в большие углы. Соответственно параметры решетки ОГФ монотонно уменьшаются с увеличением содержания железа (рис. 2) .

При получении и выделении ОГФ железо постепенно окисляется. При хранении продолжается уменьшение параметров решетки, особенно в образцах с большим количеством железа. Причем при хранении под водой этот процесс происходит медленнее .

Рис. 1. Зависимость объема ячейки Рис.2. Изменение объема ячейки СГ Fe и Co от состава системы. ОГФ системы Fe-Co при хранении .

Роль процессов СГМ в ОГФ и восстанавливаемость их гидразингидратом до смешанных металлов в условиях процесса будет рассмотрена дополнительно .

1. Захаров Ю. А., Попова А. Н., Колмыков Р. П., Пугачев В. М., Додонов В. Г. Перспективные материалы, № 6 (1), 249 ( 2008)

–  –  –

Оптические свойства гетерогенных систем, содержащих частицы размером от 10 до 1000 нм, взвешенных в жидкости, существенно зависят от размеров, формы и ориентационной упорядоченности частиц. На эти свойства так же существенно влияет вид функции распределения частиц по размерам в полидиспернсых системах. Одним из методов анализа полидисперсности и определения функции распределения частиц по размерам связан с исследованием систем методом спектроскопии флуктуации интенсивности (СФИ) рассеянного света. Для более успешного использования этого метода, в данной области размеров, требуется дополнительная информация о частицах или агрегатах из них. Как показали экспериментальные исследования, для целого ряда таких систем электрооптические методы проще и точнее при определении функции распределения частиц по размерам. Так же они позволяют исследовать поляризуемости частиц и влияние на неё свойств дисперсионной среды [1] .

Один из электрооптических методов связан с изучением дихроизма систем, наведённого электрическим полем. Наведённый дихроизм таких систем связан с влиянием ориентационного порядка частиц на светорассеяние (линейно-поляризованного света). Данная работа посвящена изучению влияния ориентационного порядка на характеристики светорассеяния системами, содержащими различные по своим оптическим и геометрическим характеристикам частицы .

Были проведены измерения интенсивностей рассеянного света системами, содержащими частицы разных форм: гидрозоль алмаза – образец с частицами неправильной формы; гидрозоль графита – дискообразных частиц; гидрозоли нанотрубок гидросиликата никеля и гётита – палочкообразных частиц. Размеры частиц в исследованных системах лежали в пределах от 20 до 1000 нм. Направление поляризации падающего и регистрируемого, рассеянного света можно было варьировать .

Были получены индикатрисы света, рассеянного в разных поляризациях падающего и рассеянного света при различных степенях ориентационной упорядоченности частиц в нанодисперсных системах. Показано, что степень деполяризации существенно зависит от ориентационного порядка и от формы частиц [2]. Также измерены угловые зависимости степени деполяризации рассеянного света при вертикальной и горизонтальной поляризациях падающего света. Сопоставлены результаты исследования переходных и стационарных электрооптических эффектов, обусловленных дихроизмом и рассеянием света под углом, при разной степени ориентации частиц .

1. Spartakov A. A, Trusov A. A., Voitylov A. V. and Vojtylov V. V. CRC Press, Series: Surfactant science 134, 193 (2006) .

2. Петров М. П., Войтылов В. В., Клемешев С. А., Трусов А. А., ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ 11, №5, 731 (2011) .

С. В. Вакарин1, А. А. Меляева1, О. Л. Семерикова1, С. А. Сурат1, А. В. Миков1, А. А. Панкратов1, С. В. Плаксин1, В. А. Кочедыков1, Л. А. Акашев2, Ю. П Зайков1 Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Институт химии твёрдого тела УрО РАН s.vakarin@ihte.uran.ru Получение нанокристаллических пленок оксидных вольфрамовых бронз на платине при электролизе расплавов Было изучено электроосаждение нанокристаллических оксидных вольфрамовых бронз из поливольфраматного расплава состава K2WO4 – 30мол.%, Li2WO4 – 25 мол.%, WO3 – 45 мол.% в импульсном потенциостатическом режиме при температуре 700 С .

Эти исследования показали, что на платиновой фольге с текстурой (110) осаждается оксидная вольфрамовая бронза KxLiyWO3, изоструктурная либо KxWO3, имеющая гексагональную решётку, либо LixWO3, имеющая кубическую решётку (при перенапряжении 300мВ и выше) .

Цель данной работы заключалась в изучении влиянии структуры подложки на формировании нанокристаллических покрытий. Было установлено, что в отличие от осаждения на вольфрамовой пластинке с текстурой (100), на которой формировался поликристаллический осадок, на текстурированной платиновой фольге с текстурой (110) осаждалась плёнка нанометровой толщины. Ниже в таблице приведены значения перенапряжения, длительности импульса и толщины плёнок .

Таблица .

, мВ, сек h, h, нм 2 Условия формирования плёнок нанометровой толщины на Pt -фольге:

250 0,3 45 300 0,1 5 0.5 Используя эти данные, была построена зависимость изменения толщины плёнки от длительности импульса при перенапряжении 200 мВ, при этом было установлено, что скорость приращения плёнки составляет 40 /сек. Учитывая параметры кристаллической решётки оксидной вольфрамовой бронзы, можно заключить, что толщина нанокристаллической плёнки составляет от одного до нескольких монослоев. Формирование плёнки, по-видимому, связано с существованием ориентационного соответствия кристаллической решётки катода и осаждающейся вольфрамовой бронзы, т.е. на получение плёночных покрытий оказывает влияние структура подложки. Такой вывод можно сделать на основании микрофотографий поверхности плёнки, на которых видны гексагональные поры. Их образование связано с процессом срастания гексагональных слоёв, не имеющих азимутальной разориентировки. Было показано, что форма распространяющихся слоёв изменяется .

Работа выполнялась в рамках программ:

1. Высокотемпературный электрохимический синтез нанокристаллических оксидных вольфрамовых бронз для создания эффективных каталитических систем окислительных процессов глубокого обессеривания нефтепродуктов и производства витамина К3 (ОФИ-М 11-03-12084) .

2. Нанокристаллические оксидные вольфрамовые бронзы, полученные электролизом расплавов, в каталитических процессах окислительного обессеривания и облагораживания нефтяных фракций (12-И-3-2058) .

Е. П. Прокопьев1,2, А. С. Тимошенков2, С. П. Тимошенков2, О. М. Бритков2, И. М. Бритков2, С.С. Евстафьев2 НИЦ «Курчатовский институт» ФГБУ «ГНЦ РФ – ИТЭФ», Национальный исследовательский университет «МИЭТ», epprokopiev@mail.ru, 2spt@miee.ru Изучение режимов процесса роста слоев алмаза в газовой смеси CH 4 H 2 пониженного давления в методе нагретой нити Слои алмаза [1] и Si : H (см. например, [2]) на различных подложках получили широкое применение в современной науке и технике и в особенности в микроэлектронике. Рост слоев алмаза в условиях его термодинамической метастабильности [1] в рамках различных методов осаждения из парогазовой фазы (CVD методы) получил широкое распространение. Для понимания газофазной химии и механизмов роста слоев наиболее часто используется метод нагретой нити [1]. Исследования этого процесса различными масс-спектроскопическими и оптическими методами позволили установить природу механизма и газофазной химии роста слоев алмаза. В частности, удалось детектировать в газовой смеси CH 4 H 2 метиловые радикалы CH 3 и ацетилен C2 H 2, которые по мнению многих исследователей и являются ключевыми реагентами, ответственными за рост алмаза (наряду с реагентами C2 H 4 и CH 4 ). Выдающуюся роль при росте слоев алмаза в условиях его термодинамической метастабильности играет атомарный водород. Атомарный водород (1) стабилизирует поверхность алмаза и предотвращает ее реконструкцию; (2) подавляет процесс осаждения графитовой модификации углерода, т.к. скорость травления графита значительно больше, чем алмаза, (3) генерирует активные места на наводороженной поверхности, где адсорбируются ключевые (лимитирующие) реагенты, ответственные за рост слоев, (4) генерирует высоко реакционноспособные углеводородные реагенты в газовой фазе и препятствует их рекомбинации с другими активными реагентами. Все это вместе взятое способствует увеличению скорости роста и степени кристалличности наращиваемых слоев алмаза. В ряде работ был предложен теоретический механизм роста слоев алмаза из ацетилена, а в других работах – из радикалов CH 3. При этом рассчитывались скорости роста слоев алмаза одновременно из реагентов C2 H 2 и CH 3.На основании проведенного теоретического и экспериментального моделирования скорости роста VP (h) в зависимости от основных технологических параметров процесса и параметров реакционной ячейки h удалось установить, что в методе нагретой нити ответственными за роста слоев слоев алмаза являются радикалы CH 3. Однако расчеты скорости роста слоев на основании термодинамических расчетов состава реагентов в системе C H не были сделаны. Ниже в рамках теории пограничного слоя [1] и диффузионно-кинетической теории поверхностных процессов получена формула скорости роста VP (h) слоев алмаза на различных подложках в газовой смеси CH 4 H 2 пониженного давления в методе нагретой нити для общего случая переходного режима процесса в предположении, что ключевым реагентом, ответственным за рост слоев, являются именно радикалы CH 3. Использовалось так называемой феноменологическое приближение, в рамках которого никак не детализировался механизм поверхностных процессов кристаллизации алмаза предполагалось, что рост слоев происходит за счет процесса взаимодействия радикаk s реакции лов CH 3 с растущей поверхностью с константой скорости первого порядка. Приведены асимптотические выражения VP (h), описывающие процесс в кинетической и диффузионной областях. Расчеты VP (h) для стандартных условий ведения процесса показали, что в области значений расстояний между нагретой нитью и поверхностью подложки ( h 0,4 см) процесс роста осуществляется в кинетической области. В области ( h 2 см) процесс осуществляется в диффузионной области. В области же значений h (0,4 h 2 см) процесс роста протекает в кинетическом режиме, осложненном явлениями переноса радикалов CH 3, то есть в переходном режиме. Этот вывод имеет большое значение для исследователей, занимающихся синтезом слоев алмаза. Следует отметить, что полученная формула скорости роста VP (h) аналогичным образом объясняет зависимости VP (h) от основных технологических параметров процесса X n (температуры поверхности подложки Ts, температуры объема газофазной фазы T f, концентрации радикалов CH 3, давления в объеме реакционной смеси Р и скорости потока газовой смеси Vz 0 ). Это позволяет на основании полученного выражения VP (h) детально моделировать и оптимизировать процесс роста слоев алмаза в методе нагретой нити [1], что имеет вполне определенный практический интерес .

1. Прокопьев Е. П. Химическая физика. 13, 65 (1994) .

2. Федосеев Д. В., Дерягин Б. В., Варшавская И.Г., Семенова-Тян-Шаньская А. С. Кристаллизация алмаза. (Наука, Москва, 1984)

–  –  –

В настоящее время задача исследования терморасширенного графита (ТРГ) является актуальной и представляет чрезвычайный интерес, как с теоретической, так и экспериментальной точки зрения. Данный интерес обусловлен рядом уникальных свойств, таких как термостойкость, химическая стойкость, низкий коэффициент трения, пластичность, упругость, сжимаемость и др. ТРГ - высокотехнологичный материал нового поколения, являющийся перспективным для производства композитных наноматериалов, сорбентов нефтепродуктов, графитовой фольги и т.д. [1] .

В данной работе представлены результаты синтеза и исследования свойств поверхности ТРГ. Обработку природного чешуйчатого графита проводили двумя методами: интеркаллированием и импрегнированием .

Интеркаллирование осуществляли олеумом в присутствии двух окислителей: перманганата и бихромата калия (K2Cr2O7 и KMnO4). Импрегнирование проводили дистиллированной водой методом кипячения. После обработки графит расширяли в муфельной и СВЧ печи. В муфельной печи графит нагревали при температурах от 400 до 900 0С с различной выдержкой .

СВЧ расширение проводили в микроволновой печи при разных мощностях магнетрона: от 100 до 850 Вт. В качестве параметров ТРГ рассматривали насыпной объем, массу и рН водной вытяжки, а в качестве окислителей, способствующих к большему расширению, применялись K2Cr2O7 и KMnO4 .

Наибольшее увеличение объема графита достигалось термоударом при температуре 900 0С и времени выдержки - 50 сек. Заметная потеря массы, влияющая на качество ТРГ, имела место при температурах T 700 С и выдержки более 40-50 сек., тогда как, при T 700 0С потеря массы наблюдалась через 30 сек. При интеркалировании олеумом поверхность полученного ТРГ имела кислый характер. Для K2Cr2O7 в зависимости температуры и времени выдержки при термоударе рН водной вытяжки ТРГ изменялась от 2 до 5, для KMnO4 рН изменяется от 2.8 до 5.8. Максимальный объем Vmax ТРГ – 140 мл/г наблюдался при термоударе в муфельной печи (900 0С) и выдержке 50 сек. При импрегнировании водой повышение температуры термоудара в муфельной печи (от 200 до 900 0С) привело к непрерывному увеличению объема ТРГ. Vmax = 120 мл/г при 700 0С, рН водной вытяжки находилось в интервале от 3.5 до 4.5. При нагреве ТРГ выше 700 0С наблюдалось уменьшение его объема .

Пошаговое увеличение мощности СВЧ излучения привело к увеличению объема интеркаллированного графита (ИГ) с применением K2Cr2O7 и KMnO4 только до мощности 450 Вт. Графит монотонно терял массу во всем интервале применяемых мощностей. рН водной вытяжки ТРГ слабо зависело от мощности СВЧ излучения и находилось в интервале 3–5.5 рН .

В импрегнированном ТРГ происходило заметное измельчение его частиц, соответственно, уменьшение его объема. рН водной вытяжки ТРГ находился в нейтральной области и слабо зависел от мощности СВЧ излучения .

Показано, что терморасширение ИГ в режиме термоудара в муфельной печи и СВЧ нагрева приводит к увеличению размера частиц графита и удельного объема. Расширение импрегнированного графита в режиме термоудара в муфельной печи также приводит к увеличению размера частиц и удельного объема, но расширение импрегнированного графита под действием СВЧ излучения вызывает уменьшение удельного объема как следствие измельчения частиц графита. Полученные ТРГ с кислой и нейтральной реакцией поверхности имеют большую удельную поверхность и могут быть применены для получения катализаторов и сорбентов .

1. Фиалков А. С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. (Аспект Пресс, Москва, 1997) .

–  –  –

В настоящее время для производства ультра- и нанодисперсных порошков металлов применяются различные методы, которые основываются как на химических процессах (химическое осаждение из паровой фазы и из растворов, высокоэнергетический синтез, разложение нестабильных соединений, восстановительные процессы), так и физических (распыление расплава, механическое измельчение, осаждение из паровой фазы) .

В данной работе представлены основные параметры конструкции установки и технологии получения ультра- и нанодисперсных порошков металлов методом газофазного синтеза. В качестве нагревателя выбрана электрическая дуга. За счет нагревателя такого типа имеется возможность получения порошков широкого круга металлов и сплавов, включая тугоплавкие, за счет высокой температуры горения дуги (более 4000 К), а также получить высокую чистоту готового материала, ввиду отсутствия в системе дополнительных загрязняющих элементов .

Установка состоит из камеры с контролируемой атмосферой (конденсационной камеры), нерасходуемого и расходуемого электрода. Конденсационная камера представляет собой прочную герметичную емкость (способную выдерживать сильные разряжения) с охлаждаемыми водой стенками на которых и происходит оседание получаемого порошка. Расходуемый электрод изготавливается в виде проволоки небольшого диаметра 5-10 мм, подключается к отрицательной обкладке источника постоянного тока и является сырьём для получаемого порошка. Нерасходуемый электрод изготавливается в виде диска большого диаметра и малой толщины, из материала наиболее близкого по составу получаемому материалу. Нерасходуемый электрод подключен к положительной обкладке источника постоянного тока, а также к электродвигателю, обеспечивающему его вращение .

Принципиальная схема лабораторной установки представлена на рисунке .

Рис. Принципиальная схема установки для получения ультра и нанодисперсных порошков металлов методом газофазного синтеза .

Эксперименты проводились при разряжении внутри испарительной камеры порядка 0,5 атм. в среде аргона, перед началом эксперимента воздух откачивался форвакуумным насосом .

За счет изменения скорости подачи расходуемого электрода в конденсационную камеру регулировалась интенсивность процесса испарения. Сила тока в системе подбиралось опытным путём для поддержания системы в стационарном состоянии .

Опробование установки проводили с исползованием медных и титановых образцов. Полученный в опытах порошок измерялся на лазерном анализаторе размера частиц «Horiba LA-950», результаты измерения показали, что основная фракция порошка 30–120 нм и она составляет около 70 % от общего количества пробы .

–  –  –

Одним из перспективных направлений в очистке сточных и промывных вод от цветных тяжелых металлов является использование композиционных сорбентов. Их главным достоинством является избирательность, в результате, они могут иметь неоспоримые преимущества перед промышленными ионообменными смолами при извлечении меди, цинка, никеля, кадмия из вод сложного солевого состава .

Целью данной работы являлся синтез и исследование сорбционных свойств композиционных сорбентов на основе сильнокислотного катионита КУ-2-8 и сульфидов меди(II), цинка, свинца. Для синтеза композиционных сорбентов использовался разработанный нами постадийный метод, который включает в себя сорбцию ионов металлов сильнокислотным катионитом КУ-2-8 до полного его насыщения, а затем формирование фазы сульфида металла в его объеме при обработке ионита раствором тиокарбамида с едким натром. Условия приготовления сорбента обеспечивали получение образцов с высокоразвитой рабочей поверхностью за счет формирования в наноразмерных порах смолы (2-200 нм) активных частиц сульфида металла. Получение композиционных сорбентов и исследование их сорбционных свойств проводили в динамических условиях в стеклянных колонках сечением 0,785 см2. с термостатирующей рубашкой, в которые предварительно загружалась подготовленная ионообменная смола. По данным химического анализа содержание в полученных сорбентах сульфидной составляющей находилось в пределах 13–16 масс.%. Было исследовано влияние температурных условий синтеза композиционных сорбентов на примере КУ-2-8-CuS. Установлено, что оптимальная температура щелочного раствора тиокарбамида при синтезе 343 K. Величины полной динамической обменной емкости композиционных сорбентов КУ-2-8CuS, КУ-2-8-ZnS, КУ-2-8-PbS приведены в таблице .

Таблица. Полная динамическая обменная емкость композиционных сорбентов КУ-2-8-CuS, КУ-2-8-ZnS, КУ-2-8-PbS по меди(II), цинку, кадмию .

КУ-2-8-CuS КУ-2-8-ZnS КУ-2-8-PbS

–  –  –

Анализ полученных данных и их сравнение с характеристиками катионита КУ-2-8 позволяет сделать вывод о том, что синтезированные композиты по величинам сорбируемости в ряде случаев превосходят его. Наиболее высокие величины сорбционной емкости имеет КУ-2-8-ZnS особенно по меди и кадмию. Объяснение полученных результатов возможно, основываясь на предлагаемом нами механизме координационной сополимеризации. Суть его в образовании поверхностных сорбционных комплексов за счет координационных связей ионов металлов с сульфидной серой. S2– .

Данные, представленные в таблице показывают, что синтезированные извлекают ионы меди(II), цинка и кадмия согласно ряду селективности Cu2+ Cd2+ Zn2+, коррелирующему с показателями произведения растворимости соответствующего сульфида металла: рПРMeS соответственно равно 35,2;

26,1; 21,6. Полученные результаты показали высокую перспективность разработки и использования композиционных сорбентов с наноструктурной сульфидной компонентой для извлечения из водных растворов тяжелых цветных металлов .

С. П. Орлов, Е. С. Филина, Л. Г. Гурвич, Н. А. Смоланов Мордовский государственный университет smolanovna@yandex.ru Физико-химические свойства и структура пылевых частиц, образованных при распылении титана дуговым разрядом Введение. При получении углеродных и других типов структур в установках низкотемпературной плазмы на стенках камер образуются пылевые (сажевые) частицы. Твердые отложения в газоразрядных устройствах были отмечены еще в 1874 году и воспринимались просто как грязь [1]. Пыль, сажу, и сажевые структуры принято считать «вредными» материалами, как в низкотемпературной, так и в термоядерной плазме. В основе их - мелкодисперсная капельная фракция плазмы. Она образуется при осаждении пленок в атмосфере азота, активированной дуговым разрядом и добавлением в разряд паров металла. При этом из катодного пятна дугового разряда возможно образование наноструктур [2,3]. Цель работы – исследование структур и свойств пылевых (сажевых) частиц, осажденных на стенках вакуумной камеры из плазмы дугового разряда (рис.1- РЭМ). Объекты исследований - порошки в виде сажи с мелкодисперсной структурой на основе карбонитрида титана синтезировали из плазмы дугового разряда на установке ННВ-6.6И4. Первоначально было произведено разделение сажи на

–  –  –

0.40 0.35 0.50

–  –  –

0.40 0.25 2642.80

–  –  –

3449.14 652.02 601.86 0.20 0.30 1539.38 0.25 0.15 2932.16 667.45 428.25 0.20 652.02 1635.83 0.10 0.15 0.05 0.10 0.05 0.00

–  –  –

Рис. 3 ИК-спектры порошков немагнитной (а) и магнитной (б) фракций .

В ИК-спектре магнитной фракции (рис. 3 а) присутствуют слабые полосы валентных колебаний в области 577, 1152 и 1450 см-1, что соответствует описанным в литературе полосам поглощения фуллеренов[4]. Как видно, немагнитная фракция так же содержит полосы характерные для фуллеренов. Области поглощения 500-780 см-1 соответствуют наличию нанодисперсных частиц диоксида титана в исследуемых материалах [5,6]. Так же были обнаружены полосы в области 400-465 см-1 свидетельствующие о присутствие связи Fe-C [7] .

Литература .

1. Морозов А. И. Введение в плазмодинамику – М.: Физматлит, 2008. – 616 с .

2. Смоланов Н. А., Панькин Н. А., Перспектив. материалы. 2009, № 7, С. 300 .

3. Аксенов И. И., Андреев А. А., Брень В. Г. и др. ФХОМ, №4. С. 43-46. (1981) .

4. Арбузов A. A., Мурадян В. Е. Труды конференции "Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов". 2009. Киев: АНЕА .

С. 468-469 .

5. King, Lippincott, J. Amer. Chem. Soc., 78, 120 (1956) .

6. Zheng Yanqing, Shi Erwei, Cui Suxian, Li Wenjun, Hu xingfang hydrothermal preparation and characterization of brookite-type TiO2 nanocrystallites // Journal of materials science letters 19, 2000, 1445 – 1448 (full paper) .

7. Четвертакова О. Ф., Смоланов Н. А., Сборник трудов II Всероссийской школы-семинара для студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы». Т. I. - Рязань РГРТУ, 2009, С. 80-83 .

–  –  –

Одной из проблем, связанной с низкой воспроизводимостью результатов гидрохимического осаждения пленок халькогенидов металлов, является отсутствие данных по влиянию на процесс формирования твердой фазы ряда неконтролируемых факторов. Одним из них является интенсивность и направление предварительного перемешивания исходных растворов, используемые в реакционных смесях .

В ходе исследования была изучена кинетики осаждения наноразмерных частиц PbS с использованием раствора соли нитрата свинца, подвергшейся предварительному перемешиванию. Перемешивание раствора соли проводилось как по, так и против часовой стрелки магнитной мешалкой в течение 15 минут со скоростью 2 оборота в секунду, после чего раствор отстаивался один час. Концентрация нитрата свинца составляла 0,01 моль/л. Кинетика процесса осаждения твердой фазы исследовалась по изменению оптической плотности раствора реакционной смеси, содержащее обработанную соль свинца, с использованием спектрофотоколориметра КФК-3. На рисунке представлены кинетические кривые, полученные с использованием солей подвергшихся перемешиванию .

Рисунок – Изменение оптической плотности реакционной смеси по осаждению PbS в зависимости от условий перемешивания раствора соли свинца: 1 – контрольный опыт; 2 – перемешивание против часовой стрелке;

3 – перемешивание по часовой стрелки .

Видно, что предварительное перемешивание раствора соли свинца перед включением ее в реакционный состав практически вдвое уменьшает индукционный период процесса. При этом оказывает влияние характер перемешивания .

Результаты можно объяснить повышением вклада гидролиза соли свинца в процесс зародышеобразования PbS при перемешивании и увеличения тем самым площади межфазной поверхности воздух-раствор .

Влияние же направления перемешивания связано вероятно с различным характером взаимодействия диполей воды с магнитным полем Земли .

–  –  –

Известно, что основными требованиями к материалам для проводниковых паст являются: высокая электропроводность, хорошая адгезия к материалу подложки, сопротивляемость миграции под действием полей и окружающей среды, способность к пайке, совместимость с резистивными пастами, допустимость многократных обжигов в широком температурном интервале .

Большинству этих требований удовлетворяют композиционные материалы на основе никеля и его соединений (например, Ni-B) в сочетании с оксидными стеклами. Основное преимущество таких материалов состоит в том, что они не требуют для термообработки защитной атмосферы. Однако, получение таких соединений, до настоящего времени осуществлялось методами сплавления или спекания исходных компонентов с последующим многократным помолом и прессованием. Недостатки очевидны .

Предлагается использование метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВ-синтеза) для получения проводниковых материалов на основе оксидов и боридов никеля Ni3B. Объектами горения являлись смеси порошков никеля и бора, температуры горения составили 2500-3500 оС .

Исходный состав шихты рассчитывался на получение композитов (бориды никеля + оксиды бария и бора) с разным содержанием боридной и оксидной составляющих .

Рентгенографическое исследование фазового состава продуктов СВсинтеза показало возможность получения композитов требуемых составов .

Основными фазовыми составляющими являются борид никеля Ni3B и металлический никель .

Исследования электросопротивления проводниковых толстых пленок на основе полученных композитов (и их смесей со стеклами) и отожженных в диапазоне температур от 750 до 9000С, показали, что его значения варьируются от 0,02 до 0,06 Ом/кв. Данные значения отвечают уровню требований к величине удельного поверхностного электросопротивления недрагметальных проводниковых паст. Положительным качеством пленок следует считать и слабую зависимость сопротивления от условий вжигания .

–  –  –

Значение керамик на основе оксида циркония с кислород-ионной проводимостью трудно переоценить. В настоящее время мембраны из этих материалов используются в различных электрохимических устройствах (ЭХУ), в частности, в высокотемпературных твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ), являющихся одной из важных составляющих водородной энергетики. Актуальным является проблема повышения электропроводности мембраны. Это позволит понизить рабочую температуру устройства и повысить ресурс и эффективность ТОТЭ .

Самым распространенным материалом мембран является керамика твердого раствора Y2O3 в ZrO2. Но максимальную проводимость в ряду твердых растворов на основе оксида циркония имеет система ZrO2-Sc2O3 .

И, хотя ионная проводимость твердого раствора Sc2O3 в ZrO2 выше в несколько раз (при 1000°С – в 5,5 раз), по сравнению с твердым раствором с Y2O3, использование мембран со скандием ограничено из-за большого количества структурных модификаций и нестабильности свойств твердого раствора ZrO2-Sc2O3. В условиях длительной работы проявляется деградация проводящих свойств этой керамики. Причем до настоящего времени нет единого мнения, как об оптимальном составе твердого раствора, так и о механизмах его дестабилизации .

Большинство работ связано с изучением керамик, размер зерна которых достигает десятков микрон. Есть основания полагать, что уменьшение масштаба структуры до десятых долей микрона позволит улучшить электропроводность данных материалов. Кроме того, применение нанопорошков может изменить динамику фазово-структурных превращений в твердом растворе Sc2O3 в ZrO2 и стабилизировать его ионопроводящие свойства .

В настоящей работе с использованием нанопорошков твердых растворов ZrO2+xSc2O3 (6,5 x 11 мол.%) и магнитно-импульсного компактирования были получены керамики с размером зерна в субмикронной области. Нанопорошки были получены методом лазерного испарения керамической мишени заданного состава, имели сферическую форму частиц .

Их удельная поверхность была порядка 50 - 60 м/г. Порошки слабо агрегированы .

Методами дилатометрического, рентгеновского анализа, атомносиловой микроскопии были изучены фазово-структурные превращения при спекании керамик разного состава .

Показано, что повышение концентрации Sc2O3 от 6,5 до 11 мол. % сопровождается увеличением среднего размера зерна: от 120 до 800 нм соответственно. В области концентрации Sc2O3 около 7 мол.% существует граница, при переходе через которую свойства керамики меняются немонотонно: скачкообразно увеличивается средний размер зерна, увеличивается электропроводность .

Обнаружено, что применение нанопорошков, приготовленных с применением мишени твердого раствора ZrO2 + Sc2O3 соответствующего состава, обеспечивает пониженные температуры спекания при повышенной скорости усадки. Средний размер зерна в таких керамиках значительно меньше, а электропроводность - выше .

Работа выполнена при поддержке УрО РАН (12-М-23-2030) .

Д. С. Копчук1,2, А. Ф. Хасанов1, А. С. Медведевских1, Т. А. Цейтлер1, И. С. Ковалев1, Г. В. Зырянов1,2, О. Н. Чупахин1,2 Уральский федеральный унивеситет, Институт Органического Синтеза, Уральское Отделение РАН, gvzyryanov@gmail.com, 2chupakhin@ios.uran.ru Нановолокнистые хемосенсоры для обнаружения нитросодержащих соединений Последние десятилетия отмечены бурным всплеском числа публикаций, посвященных синтезу и производству наноразмерных и микроразмерных ансамблей, устройств и материалов для использования в сенсорных технологиях. Особый интерес вызывает изготовление устройств и материалов для обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и взрывных усторйств (ВУ). С одной стороны это вызвано резким ростом случаев террористических атак примерно на 50% начиная с 2005 [1]. С другой стороны значительный интерес вызывает получение, изготовление и применение устройств и материалов для скрытого обнаружения ВВ и ВУ. В этом отношении большинство из известных устройств и материалов имеют значительные недостатки по цене, эффективности, селективности и размеру. Миниатирюзация устройств до карманных размеров имеет большой потенциал, особенно для обнаружения микроколичеств ВВ, обнаружения портативных бомб и ВУ. В этой связи наноматериалы имеют большие перспективы для обнаружения ВВ на уровне даже одной молекулы. Поэтому ультракомпактные устройства с высоким потенциалом для обнаружения расположены на ключевых позициях мира наносенсоров [2] .

Нами разработаны наноразмерные материалы для обнаружения нитросодержащих ВВ. Для этого высокоэффективные хемосенсоры, оптимальная структура которых была рассчитана с использованием методов математического моделирования, были помещены в состав матриц, состоящих из коммерчески доступных полимеров. С использованием метода электроформования были получены нановолокна с толщиной волокон менее 100 нм. Полученные нановолокнистые материалы демонстрирую высокую эффективность для обнаружения паров нитросодержащих ВВ в воздухе .

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ (ГК № 14.740.11.1020 от 23.05.2011), гранта «ОПТЭК» (2012 г.) и Инновационного проекта молодых ученых РАН (2012 г.) .

1. Senesac, L., Thundat, T.G. Nanosensors for trace explosive detection, Materials Today, 11, № 3, 28 (2008) .

2. 2009 NCTC Report on Terrorism, National Counterterrorism Centre, www.nctc.gov/witsbanner/docs .

Н. А. Смоланов, О. Ф. Четвертакова Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева smolanovna@yandex.ru Особенности структуры и свойств наноструктурированного объемного материала, полученного из низкотемпературной титановой плазмы вакуумного дугового разряда Одним из наиболее известных и распространенных методов получения наноструктурированных тугоплавких материалов и их соединений является плазмохимический синтез при распылении катода в вакууме или реакционной среде. Образование наноструктур в дуговом разряде обусловлено высокими скоростями охлаждения компонентов плазмы (атомов, ионов, капельной фракции и твердых частиц) в прикатодной области. Интерес к изучению структуры и свойств материала, осажденного вблизи распыляемого катода вызван как практическим применением получаемого материала с экстремальными свойствами, так и интересом к изучению процессов кристаллизации компонентов плазмы в условиях их движения в электрическом и магнитном полях .

Нами изучены атомно-кристаллическая структура, фазовый и элементный состав, распределение массы конденсата вдоль плазменного потока. Оборудование и методы: дифрактометр ДРОН-6, растровый электронный микроскоп ЛЭТИ, спектрометр СПАРК-1-2М. Обнаружена сложная микроструктура, столбчатая по природе, изменяющая наклон в процессе роста. Методами термического анализа и термогравиметрии установлено наличие фазового превращения в области 500-6000С. Термический анализ был выполнен на приборе для динамических измерений методом дифференциальной сканирующей колориметрии (DSC) с помощью системы термического анализаMETTLER TOLEDO STARe Модуль DSC 823e .

Материал обладает повышенной по сравнению с пленками износостойкостью. Обсуждаются механизмы роста конденсата, связанные с вращением плазменного потока при его распространении .

–  –  –

Сплавы типа Al-ПМ являются эвтектическими и находят широкое применение в качестве материалов для отливок и конструкционных материалов, поскольку имеют высокие технологические свойства. Происходящие в расплавах при определенных температурах и составах структурные превращения и релаксационные процессы могут оказывать влияние на морфологию формирующихся структур при затвердевании .

Исследована концентрационная зависимость кинематической вязкости () и процессы кристаллизации расплавов Al-Ni в области составов от 0 до 10 ат.% Ni. Измерения жидких сплавов проводили методом затухающих крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом на автоматизированном вискозиметре в температурном диапазоне от ликвидуса до 1100оС. Для металлографических исследований образцы с содержанием ПМ получены в установке ВТА-983 после их термического анализа (Vохл .

от 20 до 100 град/мин), закалкой в воду (Vохл.~102 град/с, стержни) и методом спиннингования на медный диск (Vохл.~106 град/с, ленты). Температура нагрева расплавов изменялась от 800 до 1100оС в зависимости от состава .

Вблизи температуры плавления сплавов концентрационная зависимость вязкости расплавов имеет немонотонный характер с максимумом при 1,5 ат.% и минимумом при 2,7 ат.% Ni. С ростом температуры перегрева обнаруженный эффект уменьшается, концентрационная кривая сглаживается. Аналогичный характер имеют и кривые равного перегрева над температурой ликвидус. В слитках после ДТА наибольшее влияние температуры нагрева и скорости охлаждения расплава на полученные структуры и фазовый состав обнаружено для сплава эвтектического состава: при скорости охлаждения 20 град/мин увеличение температуры нагрева расплава до 1100оС вызывает эффект «смещения» эвтектической точки в сторону более высоких концентраций никеля, что проявляется в исчезновении эвтектических зон, выравнивании структуры по сечению образца и переходу к полностью доэвтектической кристаллизации; при малом перегреве расплава (160оС) увеличение скорости охлаждения в 5 раз вызывает измельчение эвтектической структуры и уменьшение количества первичных дендритов -фазы. В заэвтектическом сплаве увеличение скорости охлаждения при низком перегреве расплава сказывается только на модифицировании эвтектики; микротвердость эвтектики более перегретого (на 300оС) образца незначительно возрастает (на 50 МПа). При исследовании стержней только на сплаве эвтектического состава обнаружены признаки неравновесной кристаллизации, обусловленной повышенной скоростью кристаллизации расплава. В лентах доэвтектических сплавов образуется типичная для таких составов структура, образованная дендритами твердого раствора и эвтектики, расположенной по их границам. В сплаве эвтектического состава формируется очень мелкая глобулярная эвтектика, средний размер алюминидов в которой не превышает 100 нм. В сплаве заэвтектических составов формируется наноразмерная вырожденная разделенная эвтектика, образованная кристаллами Al3Ni и -твердым раствором .

Микротвердость такой структуры высокая - 1750 МПа. Образование такого типа эвтектики наблюдалось в быстрозакаленных заэвтектических сплавах Al-Fe, Al-Si, Al-Sc. Формирование подобной структуры наблюдается в случае быстрой закалки заэвтектических композиций из зоны микронеоднородного расплава, перегретого до температур, близких к его температуре гомогенизации .

Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 10-П-2-1044 и программы интеграционных фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 12-И-2-2031 .

С. Г. Васильев1, В. Я. Шур, Е.В. Шишкина, Д. С. Петухова, Д. С. Чезганов Лаборатория Сегнетоэлектриков, ИЕН УрФУ vasilev.semen@gmail.com Создание гидрофобных поверхностей металла методом лазерной абляции Эффект лотоса – практически полная несмачиваемость и самочистка поверхности твердого тела жидкостью, вызванная особенностями рельефа на микро- и наноуровне, которые приводят к уменьшению площади контакта жидкости с поверхностью тела .

Современные разработки гидрофобных поверхностей ориентируются на использование полимерных покрытий и покрытий на основе жиров и восков, но такие поверхности не всегда можно использовать в медицине .

Современные методы лазерной обработки металлов позволяют создавать поверхности, повторяющие морфологию поверхности листа лотоса .

Такие поверхности экологически чистые, термоустойчивые и устойчивые к механическим покрытиям. Использование лазерных технологий позволит обрабатывать объекты произвольной геометрии, изменять рельеф малых участков поверхности и создавать различные свойства на соседних участках с высокой степенью локализации .

По результатам работы показано, что сочетание микро- и наноструктур имеет решающее значение для достижения гидрофобности поверхности. Было экспериментально показано, что значение краевого угла достигает максимального значения для рельефа менее 50 нм. Максимальный краевой угол смачивания равный 143 был получен при комбинации двух режимов лазерной абляции: 1) создания наноструктур (10–50 нм), 2) создание микроструктур (5–50 мкм) .

Оборудование предоставлено УЦКП «Современные нанотехнологии», Институт естественных наук, УрФУ. Исследование было выполнено при поддержке грантов федеральной программы УМНИК и компании «ОПТЭК» .

5. Моделирование структуры, физических и физикохимических свойств наносистем

–  –  –

В настоящей работе изучалось изменение характеристик зонной структуры одностенных углеродных нанотрубок (ОСУНТ) в результате регулярной хемосорбции атомов фтора на внешних поверхностях углеродных каркасов таких систем. Использование атомов фтора в качестве аддендов обуславливает появление особых электропроводящих свойств модифицированных нанотрубок, что делает их перспективным материалом, который может находить широкое применение в наноэлектронике .

В рамках поставленной задачи были проведены квантово-химические исследования ОСУНТ бесконечной протяженности с индексами хиральности (n, 0), где n = 6, 9, 12, а также соответствующих фторированных нанотрубок различного стехиометрического состава СmF (m = 2, 3, 4) .

Исследования проводились при помощи программного пакета OpenMX в рамках теории функционала электронной плотности с использованием сохраняющих нормировку псевдопотенциалов ТруллераМартинса. Для вычисления обменной и корреляционной энергии использовалось приближение локальной плотности .

Имеющиеся литературные данные показывают взаимосвязь электропроводности углеродных нанотрубок с их структурным типом, причем ОСУНТ с хиральностью (n, 0) имеют «металлический» характер в том случае, если n кратно трем. Однако в ряде экспериментальных исследований установлено наличие узкой запрещённой зоны в «металлических» нанотрубках, что, возможно, является следствием гибридизации - и орбиталей [1–2] .

Расчеты показали, что регулярная хемосорбция атомов фтора на поверхности ОСУНТ может приводить к образованию достаточно стабильных структур, углеродные каркасы которых имеют форму искаженных призм. На их плоских гранях располагаются одномерные сопряженные углеродные подсистемы – треки, разделенные sp3-гибридизованными атомами углерода. В качестве треков выбраны углеродные подсистемы, тождественные углеродному каркасу цис-полиена, поли-п-фенилена и полифенантрена .

Для всех рассмотренных нанотрубок, модифицированных регулярной хемосорбцией атомов фтора, энергия адсорбции имеет отрицательное значение (Eads 0), что указывает на относительную стабильность таких систем. Во всех рассмотренных моделях величина |Еads| уменьшается с увеличением диаметра ОСУНТ .

Как показали расчеты зонной структуры, призматические модификации ОСУНТ, на гранях которых располагаются сопряженные углеродные цепочки, аналогичные цис-полиену являются узкозонными полупроводниками с непрямой оптической щелью. Призматические модификации ОСУНТ, на гранях которых располагаются сопряженные углеродные подсистемы, аналогичные поли-п-фенилену и полифенантрену являются полупроводниками с прямой щелью в центре зоны Бриллюэна .

Результаты, полученные при выполнении данной работы свидетельствуют о том, что при конструировании способа призматической модификации ОСУНТ с целью получения нужных энергетических характеристик, прогноз можно осуществлять из анализа полимерных молекул, соответствующих образующимся трекам. Кроме того, расчеты бесконечных структур неэмпирическими методами и конечных систем полуэмпирическими методами позволяют с высокой точностью моделировать нанотрубки с необходимыми свойствами .

1. Ugawa A., Rinzler A. G., Tanner D. B. Phys. Rev. B 60, 305 (1999)

2. Ouyang M., Huang J. L., Cheung C. L., Lieber C. M. Science 292, 702 (2001) Ив. С. Коноваленко Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук ivkon@ispms.tsc.ru Моделирование гетерогенных тонкопленочных наноструктур .

Исследование особенностей формирования и поведения в условиях различных воздействий Цель работы – исследование закономерностей формирования наноструктур различной формы на основе самосворачивания бислойных металлических пленок, отделяемых от подложек, и изучение поведения полученных структур при нагреве .

В рамках метода молекулярной динамики и использования многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия [1–3] применялся развитый ранее подход для моделирования процессов формирования наноструктур из многослойных кристаллических пленок, начиная с их начального плоского прототипа и заканчивая их трехмерной равновесной конфигурацией. Проведено формирование незамкнутых наноструктур различной формы из двухслойных кристаллических пленок системы Cu-Al, Cu-Ni .

Исследовано влияние толщины исходной бислойной пленки на основе Cu и Al и температурных режимов ее релаксации на особенности формирования и свойства незамкнутых наноструктур. Исходная моделируемая пленка имела толщину 28 атомных плоскостей и содержала 125 000 атомов. Расчеты показали, что при низких температурах формируется бездефектная наноструктура, а при более высоких – ускоряется процесс самосворачивания, но происходит отделение одного слоя пленки от другого .

Такое поведение пленок связано с существенным отличием (около 10%) в параметрах решеток меди и алюминия .

Проведено формирование незамкнутых наноструктур из пленок системы Cu-Ni, различие в параметрах решеток которых составляет 2,6% .

Изучено влияние выбора кристаллической подложки, на которую наносится двухслойная пленка, на процессы формирования на ее основе наноструктур. Из-за несоответствия параметров решеток слоев исходной двухслойной пленки, в ней возникают моменты сил, вызывающие ее самосворачивание. Показано, что в случае, когда в исходной пленке равновесный параметр решетки одного из слоев совпадает с параметром решетки подложки, амплитуда собственных колебаний полученной структуры больше на 15% по сравнению со случаем, когда равновесные параметры решеток обоих слоев исходной пленки отличны от соответствующего параметра подложки .

Исследовано поведение незамкнутых наноструктур при тепловом воздействии в интервале от 50 до 300 K. При нагреве края таких структур начинают совершать колебательные движения, обусловленные значительным различием коэффициентов теплового расширения слоев и их температурных зависимостей. Показано, что частоты колебаний краев наноструктур практически не зависят от скорости нагрева, а длина медных включений и их взаимное расположение в алюминиевой пленке оказывают существенное влияние на частоту и амплитуду колебаний краев .

Исследована механическая устойчивость незамкнутой наноструктуры при взаимодействии с преградами. Исходная наноструктура располагалась между двумя абсолютно жесткими стенками, так чтобы один из ее свободных краев касался преграды. При высокоскоростном нагреве на 300 К края этой наноструктуры начинали колебаться. В результате удара колеблющегося края о преграду структура приводилась в поступательновращательное движение и попеременно упруго отскакивала от противоположных преград, сталкиваясь с ними разными частями .

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11а) .

1. Cai J., Ye Y.Y. Phys.rev. B, 54, 8398 (1996) .

2. Daw M. S., Baskes M. Phys. Rev. B, 29, 6443 (1984) .

3. Foiles S. M., Baskes M. I., Daw M.S. Phys. Rev. B, 33, 7983 (1986) .

В. С. Саввин, Н. Н. Суслина Уральский федеральный университет Компьютерное моделирование роста промежуточных фаз в нанопрослойке контакта разнородных металлов Часто на диаграммах состояния двухкомпонентных систем присутствует целый ряд промежуточных соединений. При образовании равновесной диффузионной зоны между чистыми компонентами можно ожидать возникновение и рост всех промежуточных фаз, пересекаемых соответствующей температуре отжига изотермой на равновесной диаграмме состояния. Однако на практике наблюдаются отклонения от равновесного роста промежуточных фаз. Это проявляется в неодновременном возникновении фаз в диффузионной зоне и в отклонении граничных составов фаз от равновесных значений, предусматриваемых равновесной диаграммой состояния .

Экспериментальное изучение формирования твердофазных диффузионных зон является весьма трудозатратным. Поэтому актуально исследование перечисленных особенностей формирования диффузионных зон компьютерными методами. Моделирование диффузионного роста производится с помощью методики клеточных автоматов. Рассматривается цепочка кубических ячеек, характеризуемых фазовым и элементным составом. Между ячейками на каждом шаге происходит обмен веществом. При моделировании процессов методом клеточных автоматов имитируется обмен веществом между ячейками, каждая из которых характеризуется относительной концентрацией компонентов и может содержать одновременно несколько фаз. На расположение фаз накладывается ограничение: пространственное распределение фаз соответствует диаграмме состояния. В то же время, некоторые фазы, пересекаемые изотермой на диаграмме состояния, могут отсутствовать в контактной зоне, что соответствует результатам реальных экспериментов, известным из научной литературы .

Моделирование обмена между ячейками, содержащими вещество в одной и той же фазе по обе стороны от поверхности соприкосновения, не вызывает трудностей и базируется на первом законе Фика. В научной литературе нет единого мнения о закономерностях обмена между разными фазами квазиравновесных условиях. Мы исходим из того, что при термодинамическом равновесии должно выполняться равенство между химическими потенциалами компонентов. При этом очевидно, равенство концентраций компонентов в смежных фазах не предполагается. Исходя из линейной термодинамики необратимых процессов плотность потока вещества в неравновесной системе пропорциональна градиенту химического потенциала соответствующего компонента .

Правила обмена устанавливаются на основе диффузионных характеристик фаз и сведений о составе взаимодействующих фаз при равновесии .

При этом возможны как стабильные, так и метастабильные равновесия .

Для выяснения равновесных составов контактирующих фаз при метастабильном равновесии привлекаются термодинамические данные, на основе которых строятся зависимости энергий Гиббса от состава .

После каждого шага состав ячейки сопоставляется с диаграммой состояния, на основе сопоставления определятся фазовый состав ячейки. При этом время жизни метастабильных состояний определяется с помощью генератора случайных чисел и задаваемого параметра устойчивости фазы .

Кроме того, в модели учитывается вероятностный характер зарождения новых фаз и кинетика старения сплавов .

Выяснено, что при определенных сочетаниях параметров устойчивости фаз и коэффициентов обмена можно получить наблюдаемые на опыте ситуации запаздывания появления фаз в диффузионной зоне и отклонения граничных концентраций от равновесных .

–  –  –

Объектом моделирования является рост отдельного кристалла при кристаллизации многокомпонентного металлического раствора. В состав кристалла может входить лишь часть компонентов, присутствующих в аморфной фазе, и его рост обеспечивается только этими реагентами. При снижении их концентрации скорость роста кристалла будет замедляться .

Это происходит в результате того, что диффузионный поток реагентов из объема некристаллической фазы на границу раздела фаз с течением времени уменьшается .

Разработанная модель позволяет учитывать температуру расплава, концентрации компонентов, различные зависимости коэффициентов диффузии и теплопроводности, поверхностные эффекты и другие факторы. В зависимости от задачи можно использовать одни из предоставляемых моделью возможностей и не учитывать другие. В частности, в данной работе процесс перехода компонентов из аморфной фазу в фазу растущей наночастицы рассматривался как химические реакции с соответствующими константами равновесия. Впервые описание роста выполнено с учётом не только температурной зависимости коэффициентов диффузии, но и такого тонкого эффекта, как изменение коэффициентов диффузии компонентов в каждой точке от состава среды .

Расчеты провели для сплавов группы Finemet. Моделировали рост кристаллов в процессе термообработки аморфной ленты при постоянной (T = 700 K) температуре. Проведенный расчет показал, что в процессе роста зародыша -Fe(Si) атомы Nb, не участвующие в реакции, скапливаются возле границы, замедляя поступление к ней компонентов необходимых для роста нанокристалла Fe и Si (рис. 1) .

0,9 0,8 0,7 0,6

–  –  –

Рис.1. Изменение концентрации Nb вблизи поверхности зародыша с течением времени В результате процесс роста зародыша имеет затухающий характер (рис. 2). За время 1…2 часа размер зародыша достигает 30…50 нанометров. Для того чтобы зародыш вырос до размера 100 нм необходимо время порядка 10…11 часов .

1,00E-05

–  –  –

Использование синхротронного или лазерного излучения позволяет проводить эффективное исследование люминесцентных свойств широкозонных оксидов, в частности, перенос возбуждений и специфику внутрицентровых переходов. Особый интерес для исследований фотолюминесценции (ФЛ) представляет наноструктурный корунд, который является эффективным люминофором и рассматривается как перспективный материал для создания высокодозных детекторов излучений [1]. Целью работы является исследование методом компьютерного моделирования влияния размерных зависимостей на спектральные характеристики ФЛ при импульсном возбуждении анионодефектных наноструктурных образцов -Al2O3 .

При моделировании использовалась физическая модель, учитывающая процессы, протекающие при фотовозбуждении диэлектрика .

Фотоны передают свою энергию атомным электронам, которые покидают атом и выходят в зону проводимости. Созданные фотоэлектроны испытывают неупругое рассеяние на валентных электронах. Происходит генерация электронно-дырочных пар. Далее электроны и дырки могут рекомбинировать с возбуждением внутрицентровых переходов .

Происходит формирование полосы свечения .

Для проверки адекватности развитой физической модели были рассчитаны спектры ФЛ при возбуждении синхротронным излучением монокристаллического анионо-дефектного -Al2O3 при следующих характеристиках: длительность импульса облучения t 1 нс; энергия фотонов Eexc 10 эВ ( exc 123.65 нм). Как известно, в кристаллах анионодефектного -Al2O3 основными центрами свечения являются F- и F+центры. При возбуждении наносекундным импульсом фотонов полоса свечения F+-центра доминирует по сравнению с интенсивностью полосы Fцентра и имеет максимум при 325 нм. Максимум ФЛ F-центра находится в области больших длин волн (412 нм) относительно пика люминесценции F+-центра. Полученные параметры полос свечения близки к литературным данным [2, 3] .

При расчетах спектров ФЛ F- и F+- центров в наноструктурном анионо-дефектном -Al2O3 с различным размером частиц в сравнении с монокристаллическим образцом было установлено, что с уменьшением размера частиц происходит снижение интенсивности ФЛ и увеличение полуширины линии свечения. Полученные результаты обусловлены процессами рассеяния электронов на дефектах кристаллической решетки и электрон-фононными взаимодействиями [4]. Наибольший вклад в уширение полосы ФЛ вносят процессы рассеяния электронов на поверхностных дефектах, сконцентрированных на границах наночастиц .

Как следует из расчетов, существенное изменение полуширины полосы ФЛ наблюдается при размерах наночастиц 20 нм и меньше .

Литература .

1. Salah N., Khan Z., Habib S. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 269, 401 (2011) .

2. Evans B. D., J. of Nucl. Mat. 219, 202 (1995) .

3. Кортов В. С., Ермаков А. Е., Зацепин А. Ф. и др. Физика твердого тела, 50, 916 (2008) .

4. Суздалев, И. П. Нанотехнология: физико- химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов ( КомКнига, Москва, 2006) .

В. В. Соколовский, В. Д. Бучельников ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет»

vsokolovsky84@mail.ru Моделирование магнитокалорического эффекта в нанокомпозитных пленках Ni-Mn-Ga/Ni-Mn-In методом Монте-Карло На сегодняшний день существенным фактором, стимулирующим теоретические и экспериментальные исследования в области магнитокалорических свойств твердых тел, является возможность практического применения магнитокалорического эффекта (МКЭ) в технологии магнитного охлаждения в близи комнатных температур [1, 2]. МКЭ является внутренним свойством любого магнитного материала и характеризует изменение температуры образца при изменении магнитного поля. Недавние экспериментальные исследования ферромагнитных сплавов Гейслера Ni-Mn-X (X = Ga, In, Sn, Sb) и тонких пленок на их основе показали наличие гигантского МКЭ, сравнимого по величине с МКЭ, наблюдающимся в известных магнитокалорических сплавах Gd-Ge-Si, Mn-Fe-As и La-Fe-Si [1-4]. Гигантский МКЭ обусловлен наличием магнитоструктурного перехода в данных сплавах и пленках .

В данной работе представлено моделирование МКЭ в слоистой пленке Ni2.18Mn0.82Ga/Ni2Mn1.36In0.64 со связанным магнитоструктурным переходом методом Монте-Карло и применением реальной кристаллической структуры. Реальная кристаллическая решетка состоит из четырех взаимопроникающих подрешеток атомов Mn, Ga (In) и Ni. В предложенной модели полагается наличие взаимодействующих между собой магнитной и структурной подсистем. Избыточные атомы Ni в пленке Ni2.18Mn0.82Ga произвольно расположены в узлах подрешетки атомов Mn, тогда как избыточные атомы Mn в пленке Ni2Mn1.36In0.64 расположены случайно в позициях атомов In. Первопринципные ab initio вычисления интегралов магнитного взаимодействия в композициях Ni-Mn-Ga и Ni-Mn-In указывают на наличие антиферромагнитных корреляций в мартенситной фазе и на сильную взаимосвязь между атомами Mn и Ni [5]. Несмотря на то, что магнитный момент атомов Ni много меньше атомов Mn. Для описания магнитных взаимодействий между атомами Mn и Ni выбрана модель Поттса q – состояний, где q – число спиновых состояний атомов Mn и Ni [5]. Значения обменных интегралов для первых ближайших атомов на тетрагональной и кубической решетках взяты из ab initio расчетов [5]. Магнитные взаимодействия между атомами Ga и In в модели не учтены, поскольку атомы Ga и In являются немагнитными атомами. В структурной подсистеме взаимодействия между всеми атомами Mn, Ni, Ga и In рассмотрены на тетрагональной и кубической решетках с помощью вырожденной модели трех состояний Блюме – Эмери – Гриффиса [5]. С помощью данной модели возможно описать структурный переход из высокотемпературной кубической фазы в низкотемпературную тетрагональную фазу .

С помощью предложенной модели в слоистой пленке Ni2.18Mn0.82Ga/Ni2Mn1.36In0.64 вычислены температурные зависимости намагниченности, магнитной и полной теплоемкостей, изменения магнитной энтропии и температуры при изменении магнитного поля .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (№ 11-02-00601) и гранта Президента РФ (МК-6278.2012.2) .

Литература .

1. Gschneidner K. A., Pecharsky V. K., and Tsokol A. O., Rep. Prog. Phys., 68, 1479 (2005) .

2. Buchelnikov V. D., and Sokolovskiy V. V., Phys. Met. Metallogr. 112, 633 (2011) .

3. Aliev A.M., Batdalov A.B., Kamilov I.K., et al., Appl. Phys. Lett. 97, 212505 (2010) .

4. Hernando B., Sanchez Llamazares J. L., Prida V. M., et al. Appl. Phys. Lett .

94, 222502 (2009) .

5. Buchelnikov V. D., Sokolovskiy V. V., Taskaev S. V., J. Phys. D: Appl .

Phys. 44, 064012 (2011) .

Г. Ш. Байбулова1, А. Ф. Галиев1, Э. Р. Жданов1, В. М. Корнилов2, А. Н. Лачинов1,2, Л. Р. Калимуллина2 Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы, Институт физики молекул и кристаллов УНЦ РАН 102galiya102@rambler.ru, 2lachinov@anrb.ru Квантово-химическое моделирование полидифениленфталида и атомно-силовая микроскопия надмолекулярной структуры его пленок Уникальными электронными свойствами (например, электронное переключение из низкопроводящего в высокопроводящее состояние, под действием различных физических и химических факторов и др.) обладают тонкие субмикронные пленки несопряженных полимеров класса полиариленфталидов [1]. Эти свойства имеют ярко выраженный размерный характер. Очевидно, что возникновение новых свойств должно быть обусловлено не только электронным строением этих соединений, но и организацией полимерных пленок на молекулярном и надмолекулярном уровнях организации. Однако до сих пор такая взаимосвязь была изучена слабо. В связи с этим, целью настоящей работы является квантово-химический анализ влияния особенностей конформации полимерных молекул на надмолекулярную организацию пленок полимера, и установления связи этого анализа с результатами исследования структуры тонких субмикронных пленок полидифениленфталида (ПДФ) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) .

В работе были смоделированы и проанализированы фрагменты полимерной макромолекулы ПДФ, состоящие из девяти структурных единиц .

Квантово-химические расчеты структур проводились полуэмпирическим методом в параметризации Austin Model 1 (AM1) [2] и ограниченным методом Хартри-Фока (RHF) в валентно расщепленном базисе 3-21G с помощью пакета программ квантово-химических вычислений GAMESS [3] .

Было установлено, что энергетически наиболее выгодными конфигурациями макромолекул являются линейная синдиотактическая и спиральная изотактическая .

С целью поиска присутствия обнаруженных структурных образований были выполнены исследования методом АСМ. Полученные результаты показали, что макромолекулы в поверхностных слоях полимерной пленки преимущественно имеют линейную синдиотактическую конфигурацию, глобулярная структура объемных слоев определяется спиральной изотактической конфигурацией .

Дополнительно представлены результаты исследования влияния толщины полимерных пленок на соотношение объемных и поверхностных надмолекулярных структур .

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 11-02-01445-а .

1. Лачинов А. Н., Воробьева Н. В. УФН 176, 1249 (2006)

2. Dewar M. J. S., Zoebish E. J., Healy R. F. et al. Am. Chem.Soc. 107, 3902 (1985)

3. Dupuis M., Spangler D., Wendoloski J. J. GAMESS. NRCC. – 1998 Ф. А. Сидоренко, Г. А. Янкелевич УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина fasid@bk.ru Моделирование двухкомпонентных кристаллов с ближним порядком Целью работы является реализация, оптимизация и статистическая проверка адекватности различных методов генерации двухкомпонентной кристаллической решетки с ближним порядком. Рассмотрены методы, учитывающие корреляционные моменты атомного распределения не только второго но и более высоких порядков .

Создан программный продукт, позволяющий проводить генерацию моделей на различном аппаратном обеспечении, с использованием как отдельных персональных компьютеров, так и вычислительных сетей или кластеров. Особенностью продукта является легкая расширяемость, позволяющая в будущем выполнять генерацию трех- и более компонентных кристаллов, с различными типами кристаллической решетки. Уделено внимание оптимизации алгоритмов с целью получения наиболее быстрой работы продукта. Приводятся конкретные примеры генерации двухкомпонентных кристаллов с ближним порядком, который описывается корреляционными моментами не только второго, но и более высоких порядков .

–  –  –

Методы производства металлических нанопорошков весьма разнообразны, и можно говорить о значительном прогрессе в области нанотехнологий, достигнутом за последние годы. Среди различных существующих способов нас интересует получение металлических наночастиц методом испарения и конденсации [1,2]. Данный способ заключается в испарении металла при нагревании в атмосфере инертного газа с низкой плотностью .

Пары металла перемещаются от горячего источника в область более холодного газа путем комбинации конвективных потоков и диффузии. Понижение температуры ведет к быстрому снижению равновесного давления пара и высокому пересыщению [3,4], которое, в свою очередь, вызывает быстрое образование критических зародышей. Затем происходит Броуновская коагуляция и термофоретическое осаждение частиц. Для того чтобы понять, каким образом можно получить металлический нанопорошок требуемого качества (размер, форма, дисперсность), нужно определить физические параметры процесса зарождения и роста частиц в газовой фазе. Механизм образования наночастиц при конденсации в атмосфере инертного газа включает образование зародышевых центров, рост частиц, коагуляцию и коалесценцию. Атомы металла, оторвавшиеся от поверхности расплава, быстро теряют свою энергию при столкновении с атомами газа. Поэтому начальный процесс образования зародышей протекает гомогенно в паровой фазе. Для изучения процессов парофазного синтеза наночастиц в условиях реального эксперимента более приемлемо использование сочетание методов классической молекулярной динамики (МД) для описания быстрых процессов (типа столкновения наночастиц различных размеров), которые протекают на атомном масштабе времени и пространства, и методов теории непрерывной среды для описания конвективного движения потоков частиц в поле температурных градиентов, создаваемых в реакторе для их синтеза. Многомасштабное моделирование предполагает не только моделирование в разных масштабах размера от атомного, до макроуровня, но и возможность применения результатов моделирования, полученных на одном уровне в качестве исходных данных на следующем уровне масштабирования .

Применяемые методы моделирования:

Макроскопическое моделирование - применение методов теории непрерывной среды для описания конвективного движения потоков гомо- и гетерофазной смеси нейтрального газа, металлического пара и металлических нанокластеров в поле температурных градиентов .

Атомное и микроскопическое моделирование процессов формирования металлических нанокластеров – метод классической молекулярной динамики, периодичные граничные условия, NVT – ансамбль, ЕАМ потенциал .

Работа поддержана РФФИ проект № 11-08-00891 .

1. Wegner K., Walker B., Tsavros S., Chem S. E. Eng Sci, 57, 1753 (2002) .

2. Subbotina O., Kishkoparov N., Frishberg I. Proceedings of PM2001 conference, Nanocrystalline Materials, Nice, France, 2001, p. 387 .

3. Flagan R. C., Lunden M. M. Mater. Sci. Eng. A204, 113 (1995) .

4. Granqvist C. G., Buhrman R. A. J.Appl.Phys. 47, 2200(1976) .

И. В. Чепкасов, Ю. Я. Гафнер, Л. В. Редель Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова ilya_chepkasov@mail.ru МД моделирование процессов формирование наночастиц меди при синтезе из газовой фазы В данной работе методом молекулярной динамики, с использованием потенциала сильной связи, были исследованы процессы конденсации наночастиц Cu из высокотемпературной газовой фазы [1]. Для изучения влияния скорости охлаждения и конечной температуры на физические параметры синтезированных наночастиц было смоделировано охлаждения системы с тремя различными скоростями U = 0,05 пс-1, U = 0,025 пс-1 и U = 0,005 пс-1 и двумя конечными температурами (Т = 373К и Т = 77К) .

Выбор конечных температур был вызван тем, что на промышленно - экспериментальных установках по получению нанопорошков металлов используют в качестве охлаждающей жидкости как жидкий азот, с температурой 77 К, так и обычную воду с температурой кипения 373 К. С точки зрения эффективности промышленных производств важно понимать как различные экспериментальные методики влияют на размер и структуры получаемых наночастиц .

В результате анализа 6 компьютерных экспериментов с различными значениями скорости охлаждения и конечной температуры были определенны зависимости между скоростью охлаждения и конечной температуры от структур и форм получаемых частиц. Были определенны наиболее благоприятные условия для образования кластеров с плотноупакованной ГЦК или ГПУ структурой. Данные условия создаются при установившейся в системе скорости охлаждения равной U = 0.005 пс-1 и конечной температуре T = 373К. Форма таких плотноупакованных частиц в основном червеобразная, что связанно с процессами агломерации при свободном движении частиц в системе. Частицы с подобными формами имеют большие удельные площади поверхности и могут эффективно использоваться в различных химических реакциях в качестве катализатора .

Для синтеза наночастиц с икосаэдрической структурой наиболее благоприятные условия создаются при скорости охлаждения U = 0,05 пс-1 и конечной температуре T = 77К. Преимущественное формирование именно этой структуры связанно с тем, что при данных значениях конечной температуры и скорости охлаждения из системы быстро удаляется кинетическая энергия, которая была выделена при формировании димеров и тримеров на начальных этапах моделирования. В этом случае у частиц уже не достаточно энергии для длительного хаотического движения и объединения между собой, такие кластеры довольно быстро осаждаются на фильтрах установки с теми структурами и формами, которые они приняли на начальных этапах синтеза. При таких параметрах системы примерно половина получаемых частиц имеют икосаэдрическую структуру и сферичную внешнюю форму, а размер получаемых частиц не превышает 1000 атомов .

По результатам данной работы можно сделать вывод, что если необходимо получать плотноупакованные частицы большего размера со значительной площадью поверхности, то в экспериментально-промышленных установках необходимо использовать водяное охлаждение. Это позволит достаточно эффективно отводить энергию из системы, не внося значительный вклад в механизмы столкновения и объединения кластеров, что позволит им формировать большие конгломераты. В случае технической необходимости производства более мелкодисперсных частиц в качестве охлаждающего вещества более обоснованным будет использование жидкого азота.Представляемая работа была выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, номера грантов 11р_сибирь_а .

1. Cleri F. and Rosato V. Phys. Rev. 48, 22. (1993) .

А. Д. Коровянская1, В. В. Лебедев2 Муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия №5», г.Юбилейный, Московская область Московский государственный строительный университет – Национальный исследовательский университет МГСУ, Nasti96@bk.ru, 2Lebedev_V_2010@mail.ru Устойчивые положения диполей на фрактальных структурах Коха

–  –  –

случае шести зарядов записанная сумма содержит 15 слагаемых и три степени свободы системы в виде трёх углов поворота диполей в вершинах треугольника. На языке Паскаль была составлена программа, позволяющая находить такие углы поворота диполей, при которых потенциальная энергия взаимодействия зарядов в системе будет минимальной. После отладки и проверки программы были проведены вычисления устойчивых положений диполей в вершинах треугольника при различных относительных размерах диполя. Оказалось, что один из диполей всегда занимает положение, параллельное противолежащей стороне .

Расположение других двух диполей зависит от их относительного размера .

При малых относительных размерах диполей, менее 30% размера стороны треугольника, все диполи поворачиваются параллельно противолежащим сторонам. При больших относительных размерах диполей, более 80% размера стороны треугольника, один диполь располагается параллельно противолежащей стороне, а два другие – вдоль этой стороны. Это соответствует углам 60 или 120 градусов .

Проведённые исследования позволяют сделать вывод о разворотах диполей воды в кластерах в процессе изменения относительных размеров во фрактальных стуктурах. Такой вывод важен для исследования свойств наноструктур воды, и не только воды, в различных состояниях. Разворот диполей сопровождается выделением или поглощением энергии, что определяет макроскопические свойства вещества. В настоящее время работа в этом направлении продолжается с целью исследования других фрактально-кластерных форм, в частности, уже изучено положение четырёх диполей в вершинах квадрата .



Pages:   || 2 |



Похожие работы:

«А.А. Бухштаб ТЕОРИЯ ЧИСЕЛ Издательство Просвещение, Москва ПРЕДИСЛОВИЕ Книга рассчитана в первую очередь на то, чтобы служить в качестве учебного пособия при прохождении курса теории чисел на физико-математических факультетах педагогич...»

«Каталог ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ Каталог ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ХУДОЖЕСТВЕННЫЕ КраНЫ ХУДОЖЕСТВЕННЫЕ маСКи ФОНТаНЫ разНОЕ раДиаТОрНЫЕ КЛаПаНЫ IDROSFER-NEGRI SRL была впервые основана в 1981 году, когда она стала заниматься производством первых шаровых клапанов и промышленных кранов и фурнитурой, с целью...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ШКОЛА № 69 КУРОРТНОГО РАЙОНА г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА ПРИНЯТО Педагогическим Советом Протокол № 1 от 30.08.2018 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по учебному предмету МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЮР (дополнительный) класс на 2018-2019 учебный год Сост; СОГЛАСОВАНО Санкт-Петербург' ГОСУДАРС...»

«Речевое развитие дошкольников в соответствии с ФГОС Цель: познакомится с приёмами способствующими совершенствованию связной речи".Задачи: •активизировать знания педагогов о значимости развития связной речи при подготовке к обучению в школе...»

«Государственное казённое специальное (коррекционное) образовательное учреждение для обучающихся, воспитанников с ограниченными возможностями здоровья "Курганская специальная (коррекционная) общеобразовательная школа-интернат VI вида" Адаптированная программа по химии 8-10 класс...»

«Методическое объединение Тема: "Использование приемов мотивации детей дошкольного возраста к разнообразным видам деятельности" Цель: повысить уровень компетенции педагогов ДОО в вопросе мотивации детей к разным видам деятельности.План проведения: I. Виды мотивов, типичных для детей дошк...»

«ОО "Педагогическое общество" г. Арзамаса ФГБОУ ВПО "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Арзамасский филиал Психолого-педагогический факультет Актуальные проблемы профилактики и коррекции школьной дезадаптац...»

«ецензия м.р. оч ров в футболе.jpg етодическ я р зр ботк, оч ров, в футболе.pdf ецензия м.р. оч ров, д ры внутренней строной стопы.jpg етодическ я р зр ботк, оч ров, д ры внутренней стороной стопы.pdf Муниципальное бюджетное учрежде...»

«1. Наименование дисциплины Дисциплина "Русский язык и культура речи" включена в базовую часть Блока 1 Дисциплины (модули) основной профессиональной образовательной программы высшего образования – программы бакалавриата по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с...»

«Приложение к ООП НОО Приказ № от.08. 2016 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА курса внеурочной деятельности общеинтеллектуального направления Занимательный русский язык Учитель Останина Инна Геннадьевна Нягань, 2016 Воспитательные результаты внеурочной деятельности школьников распредел...»

«Educational psychology 49 УДК 159.923:37.015.3 Publishing House ANALITIKA RODIS ( analitikarodis@yandex.ru ) http://publishing-vak.ru/ Рефлексивно-позиционные решения для развития творческого профессионализма педагогов Ковалева...»

«Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования Центр детского творчества г. Данкова Липецкой области УТВЕРЖДАЮ Рассмотрено на методическом Совете Директор Боровихина Н.Н. Протокол №1 от 23.08.2018 года Приказ № 110 от 23.08.2018 года ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛ...»

«Ро с си йс кая Ф еде рац ия Ре спублика Ка релия МИНИСТЕРСТВО О Б РАЗ О ВА Н И Я 185610, г.Петрозаводск, пр. Ленина, д.24. Тел.: (8142) 717301. Факс: (8142) 785322. E-mail: minedu@karelia.ru ОКПО 00078976, ОГРН 1031000010997, ИНН/КПП 1001040375/100101001 26.11.2014 № 9211/15-15//МО-и Руководителям органов местного самоуправления, о...»

«ПРЕСС-РЕЛИЗ 17 – 19 апреля 2015 г. в МБОУ ДО Центр детского и юношеского туризма и экскурсий им. Ю.Двужильного согласно плана Управления образования администрации г.Кемерово состоялся ХVIII открытый детский фестиваль авторской туристской песни "Цветень". Участниками фестиваля стали увлеченные а...»

«Пояснительная записка Данный курс призван помочь обучающимся научиться правильно и эффективно пользоваться речью, верно доносить свои мысли, оказывать влияние на людей и добиваться поставленных целей с помощью слова. Он направлен на развитие способностей овладения примами речевого воздействия, делающими публичные выступления успешными...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Н. И. Лисицина ГРАММ...»

«Рудей O.A., Шендрик И.Г. г. Екатеринбург, Российский государственный профессиональнопедагогический университет Личностно ориентированны й подход к ак предпосылка устойчивости профессионального выбора Проблема устойчивости профессиональног...»

«Linguistica Uralica XLVI 2010 1 Reviews IN MEMORIAM Г. М. КЕРТ (01. 02. 1923 — 26. 09. 2009) октябре 1944 года. После войны он учился в Ленинградском государственном университете по специальности "fинно-угорская филология", окончил ego с отличием в 1950 го...»

«Картотека малоподвижных игр в младшей группе Сентябрь "Шарик" Ход игры: Дети изображают как воздушный шарик постепенно наполняется воздухом: медленно поднимают руки вверх и надувают щеки. Но шарик "лопнул":дети медленно в расслабленном состоянии и опускаются на пол произнося: ш-ш-ш Источник: О.Н.Моргунова "Физкультурно-оздоро...»

«Горбунов Анатолий Геннадьевич ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДИСКУРСИВНОЙ ИНОЯЗЫЧНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТОВ НЕФИЛОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ (на материале обучения английскому языку) 13.00.08 – теория и методика профессионального образования Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководите...»

«Проблема поощрения и наказания в семье Подготовила педагог-психолог МУ ПСЦ "Надежда" : О.В. Зайцева. Разумный назидается притчами, а скоты назидаются только битьем. Имам Али У каждого ребенка есть св...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЁВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)" (СГАУ) УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор проректор А....»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1 ИМ. М.А. ПОГОДИНА" Рассмотрено на заседании Принята на заседании Утверждена приказом методического совета методического объединения МБОУ ООШ № 1 про...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНОПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ФАКУЛЬТЕТ ПЕДАГОГИКИ И ПСИХОЛОГИИ ДЕТСТВА Кафедра дошкольной педагогики и психологии Выпускная квалификационная работа ФОРМИРОВАНИЕ СОЦИАЛЬНОПЕДАГОГИЧЕСКО...»

«Система менеджмента качества Л| ФГБОУ ВПО "ПЕРМСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНО­ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Положение об учебно-методическом кабинете кафедры щ философии и общественных...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.