Представлен обзор по диоксиду циркония Zr02, нахождению соединений циркония в природе, рассмотрены важнейшие мировые месторождения. Приведены физические и химические свойства Zr02, рассмотрен полиморфизм оксида циркония, фазовые диаграммы систем с его участием. Выделены области применения его соединений: в автомобильной промышленности, электронной промышленности, энергетике и промышленной экологии, производстве оборудования и машиностроении, в производстве огнеупоров на основе циркония, а также керамик, эмалей, стёкол, в качестве сверхтвёрдого материала, в медицине, атомной энергетике и многих других областях человеческой деятельности. Кубическая модификация диоксида циркония, стабилизированная оксидами редкоземельных элементов, представляет собой ювелирный камень (фианит). Частично стабилизированный диоксид циркония (ЧСДЦ) представляет собой универсальный конструкционный материал с очень высокой устойчивостью к распространению трещин. Твердые растворы оксидов РЗЭ, особенно скандия, обладают высокой кислородной проводимостью, что используется в сенсорах для измерения парциального давления кислорода и в топливных элементах. Уделено внимание термостойким оксидным керамическим материалам с низкой теплопроводностью, которые используются в качетве теромстойких покрытий. Значительное внимание уделено второму по значению минералу диоксида циркония - бадделеиту (Zr02). Бадделеит находит широкое применение в производстве огнеупоров. Его добывают для получения металлического циркония. Приведены достижения советских и российских ученых по разработке технологий производства фианита и искусственного бадделеита.
Конденсированные среды и межфазные границы
2021. — Выпуск 2
Содержание:
Целью данной работы является изучение структурообразования в растворах индивидуальных полимеров, а также их смесей друг с другом в буферных растворителях с различным pH. В работе использован образец хитозана (степень деацетилирования ~ 84 %, M = 130 000), представляющий собой при растворении поликатион, и поливиниловый спирт (р = 1.25 г/см3, М = 5000). В качестве растворителей использованы буферные системы на основе уксусной кислоты и ацетата натрия с pH = 3.8, 4.25 и 4.75. Для определения характеристической вязкости, степени структурирования, константы Хаггинса использовалась вискозиметрия. Для определения природы образуемых смесью изучаемых полимеров агрегатов использовали метод Кригбаума. В ходе исследований было показано, что повышение рН используемого в качестве растворителя ацетатного буфера сопровождается сжатием макромолекулярного клубка (уменьшением значений характеристической вязкости), ухудшением качества растворителя (увеличением значений константы Хаггинса) и увеличением степени агрегации полимеров в растворе для полиэлектролита хитозана. При этом для растворов поливинилового спирта рН буфера практически не влияет на характер взаимодействия полимер - растворитель. Доказано, что смеси полимеров характеризуются усилением агрегационных процессов и понижением термодинамического качества растворителя по сравнению с растворами индивидуальных полимеров. В зависимости от типа образуемых агрегатов полимер-полимер (гомо- или гетеро-) меняется размер «объединенного» макромолекулярного клубка, характеризующийся значением характеристической вязкости для смеси полимеров, которое может лежать как выше (буферный растворитель с рН = 3.80), так и ниже (буферный растворитель с рН = 4.25 и 4.75) аддитивных значений. Установлено, что тип образуемых в растворах смесей полимеров агрегатов (гомо- или гетеро-) определяется не только термодинамическим качеством используемых растворителей, но и концентрацией полимеров в исходных растворах.
Ключевые слова
В работе описан процесс получения нанокристаллического ортоферрита празеодима методом золь-гель синтеза с использованием водного раствора метанола в качестве сорастворителя. Однофазные нанокристаллы PrFeO3 формировались путём отжига прекурсора при температурах 650, 750, 850 и 950 °C в течение 60 минут. Размер кристаллов, объём элементарной ячейки и коэрцитивная сила (H) нанокристаллического PrFeO3 возрастают по мере увеличения температуры отжига. Полученный ортоферрит празеодима демонстрирует парамагнитные свойства при H = 28 - 34 Oe.
Ключевые слова
Проведено изучение влияния различных плоскостей при выращивании эпитаксиальных слоев методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) на профилированных подложках InP. Исследования позволяют получать зарощенные гетероструктуры в системе InP/InGaAsP и создавать высокоэффективные лазерные диоды и фотоприемники. Было установлено, что выступающие меза-полоски или углубленные меза-полоски в виде каналов, образованные семейством плоскостей {111}А, {111}B, {110}, {112}A или {221}A, могут быть получены при соответствующем подборе травителя, ориентации полоска и способа получения маскирующего покрытия. Отмечено, что в случае полярности осей в направлении огранка меза-полосков осуществлялась наиболее плотно упакованными плоскостями. Такая огранка приводила к различию скоростей как химического травления, так и эпитаксиального заращивания профилированных поверхностей. Огранка осуществлялась плоскостями с малой скоростью растворения - {111}A для решетки сфалерита, к которой относится исследуемый материал - фосфид индия. Анализ плоскостей {110} и {110} показал, что расположение наиболее плотно упакованных плоскостей {111}A и {111}B относительно них различно.
Ключевые слова
Представлены результаты исследования электрических свойств полупроводниковой перовскитовой керамики на основе твердого раствора титаната бария-стронция с добавкой редкоземельного элемента церия с исходной формулой Ba1x-y SrxCeyTiO3 (x = 0.05, y=0.003). С помощью сканирующего электронного микроскопа получены снимки поверхности образцов и данные по элементному составу. Измерения проводились методом импедансной спектроскопии в температурном интервале 348-385 К в диапазоне частот 102-106 Гц с помощью LCR-метра. Обнаружено аномальное поведение динамической электропроводности образцов в области температур, близких к фазовому переходу сегнетоэлектрик-параэлектрик, что выражается в уменьшении величины реальной части динамической проводимости с ростом частоты. Проведен анализ упрощенной эквивалентной схемы межзеренного барьера, который показал, что данная аномалия находит объяснение при введении в схему индуктивного элемента, который, фактически, может считаться «элементом отрицательной емкости». По результатам исследования сделан вывод об обобщенном характере данного явления.
Ключевые слова
В статье на основе термодинамики межфазных явлений дано обоснование справедливости уравнений Юнга для описания равновесной трехфазной системы с любыми типами межатомной связи. Смачивание, адгезия, растворение, поверхностная адсорбция и другие поверхностные явления являются важными характеристиками, во многом определяющими качество и долговечность материалов, развитие технологии ряда производств, в том числе сварки, пайки, спекании металлических и неметаллических порошков и другие. Поэтому их изучение является актуальной задачей. Используя экспериментальные данные поверхностных энергий жидкостей (расплавов) и краевых углов, имевшиеся раньше в литературе, были вычислены поверхностные энергии многих твердых металлов, оксидов, карбидов и других неорганических и органических материалов без учета величины межфазной энергии на границе раздела твердое тело - жидкость (расплав). Одни исследователи, предполагая, что при остром краевом угле межфазная энергия мала, пренебрегали ею, принимая её равной нулю. Другие, зная, что эту величину нельзя измерить, измеряли и вычисляли разность между поверхностной энергией твердого тела и межфазной энергией твердого тела с жидкостью (расплавом), равной произведению поверхностной энергии этой жидкости на косинус краевого угла. Ясно, что эти методики определения поверхностной энергии с такими грубыми допущениями связаны с большими погрешностями. В настоящей работе на примерах показано, как раньше рассчитывались поверхностные энергии твердых тел и как можно исправить недостатки прежних расчётов.
Ключевые слова
Выполнен аналитический структурный анализ межфазных эффектов и различия армирующей способности углеродных нанотрубок для нанокомпозитов полидициклопентадиен/углеродные нанотрубки с эластомерной и стеклообразной матрицей. Показано, что в общем случае армирующим (усиливающим) элементом структуры полимерных нанокомпозитов является совокупность нанонаполнителя и межфазных областей. Углеродные нанотрубки в полимерной матрице нанокомпозита образуют кольцеобразные формирования, чей радиус сильно зависит от объемного содержания нанонаполнителя. Поэтому структурный армирующий элемент нанокомпозитов полимер/углеродные нанотрубки можно рассматривать как кольцеобразные формирования углеродных нанотрубок, покрытых межфазным слоем, чьи структура и свойства отличаются от характеристик объемной полимерной матрицы. В силу такого определения эффективный радиус кольцеобразных формирований увеличивается на величину толщины межфазного слоя. В свою очередь, уровень межфазной адгезии полимерная матрица-нанонаполнитель однозначно определяется радиусом указанных формирований углеродных нанотрубок. Для рассматриваемых нанокомпозитов более высокая степень усиления для эластомерной матрицы по сравнению со стеклообразной определяется большей толщиной межфазного слоя. Показано, что кольцеобразные формирования нанотрубок успешно моделируются как структурный аналог макромолекулярных клубков разветвленных полимеров, что позволяет оценить эффективный (реальный) уровень анизотропии этого нанонаполнителя в полимерной матрице нанокомпозита. Указанный уровень, характеризуемый аспектным отношением нанотрубки, однозначно определяет степень усиления нанокомпозитов при фиксированном содержании нанонаполнителя.
Ключевые слова
В технологии гидрометаллургического производства цинка используются различные поверхностно-активные вещества (ПВА) для сгущения пульп, стабилизации процесса электролиза, получения качественных катодных осадков. Многие исследования по изучению катодных и анодных процессов на широком диапазоне состава водных растворов с использованием различных твердых электродов проведены в отсутствии интенсивного перемешивания электролита и с высоким вкладом миграционной составляющей разряда металлов. Такой подход к исследованию влияния ПАВ часто не позволял увидеть с высокой степенью статистической надежности влияния разно заряженных ПАВ на электродные процессы, что имеет большое значение в гидрометаллургическом производстве цинка. В данной работе была поставлена задача практического исключения вклада миграционной составляющей за счет следующих факторов: проведения электролиза в фоновом растворе сульфата натрия; организации перемешивания электролита; выполнения расчетов плотностей тока в начальный момент протекания электролиза; снятие поляризационных кривых при увеличенной с 20 до 100 мВ/с скорости развертки потенциала. Такой подход позволил в большей степени статистической надежности отразить механизм влияния добавок катионных и анионных ПАВ на стадию разряда цинка на твердом электроде, что являлось целью статьи. Электролиз проводили в области потенциалов от -1050 до -1250 мВ относительно хлорид серебряного электрода (AgCl/Ag) в присутствии фонового раствора сульфата натрия (0.5 М растворе Na2SO4), содержащем 0.005, 0.0125 и 0.025 М ZnSO4 с введением поверхностно-активных высокомолекулярных веществ: катионных и анионных коагулянтов (флокулянтов) и пенообразователей (лигносульфоната - ЛСТП). При проведении электролиза в фоновом растворе сульфата натрия при перемешивании установлено, что процесс разряда ионов цинка на твердом электроде реализуется в смешанно-кинетическом режиме. Показано, что положительно заряженные добавки: лигносульфонат, катионный коагулянт (флокулянт) бесфлок К6645 отрицательно влияют на динамику разряда катионов цинка, а отрицательно заряженный бесфлок К4034 практически не влияет. Предложенный в работе подход позволяет оценивать влияние добавок катионных и анионных ПАВ на стадию разряда цинка на твердом электроде, что являлось практической и научной ценностью данной работы.
Ключевые слова
Фазовые равновесия в четверной системе Cu-Sb-S-I исследованы в области составов CuI-SbSI-SbI3 методами дифференциального термического анализа и рентгенофазового анализа. Построены граничный квазибинарный разрез CuI-SbSI, два внутренних политермических разреза фазовой диаграммы, а также проекция поверхности ликвидуса. Определены области первичной кристаллизации фаз, типы и координаты нон- и моновариантных равновесий. В системе выявлены ограниченные твердые растворы на основе SbSI (β-фаза) и высокотемпературных модификаций CuI (a1- и a2-фазы). Образование a1 и a2 фаз сопровождается понижением температур полиморфных переходов CuI и установлением метатектических (375 °С) и эвтектоидных (280 °С) реакций. Также было показано, что система характеризуется наличием широкой области несмешиваемости, которая покрывает значительную часть поверхности ликвидуса фаз CuI и SbSI.
Ключевые слова
Поиск ранних маркеров атеросклероза является эффективным методом персонализированной медицины, способствующей предупреждению прогрессирования данной патологии. Целью данной работы было определение суммарных показателей дислипидемии и выявление гендерных показателей расширенного липидного профиля в популяции жителей Южного и Центрального Федеральных округов (Воронежская, Белгородская, Липецкая, Курская и Ростовская области) для идентификации ранних маркеров атерогенности. В клиническом исследовании, проводимом одномоментно, у 339 пациентов (средний возраст 48 лет) были определены концентрации общего холестерина, триглицеридов, ЛПНП (липопротеинов низкой плотности), ЛПВП (липопротеинов высокой плотности), аполипопротеинов В и А1, соотношение АпоВ/АпоА1 и коэффициент атерогенности. Для выявления взаимосвязи изменения показателей липидного профиля с синдромом цитолиза и показателями углеводного обмена у пациентов также исследовали активность АЛАТ (аланинаминотрансферазы), ГГТП (гамма-глутамилтранспептидазы) и содержание глюкозы. Анализ результатов липидного спектра популяционной выборки средней возрастной группы выявил значительные метаболические нарушения липидного обмена с преобладанием атерогенных фракций липидов и значительное превышение показателей атерогенных фракций липидов у мужчин средней возрастной категории в сравнении с женщинами. Показано, что показатель апоВ/апоА1 может использоваться как вспомогательный маркер для ранней оценки преобладания атерогенных фракций липидов, что позволяет выделять группы риска в отношении развития заболеваний, связанных с метаболическими нарушениями.
Ключевые слова
В настоящей работе рассмотрены тепловые процессы в жидкой и замороженной каплях воды с добавлением молекул красителя и металлических наночастиц в момент генерации суперконтинуума. Исследованы оптические нелинейные процессы в охлажденной (+2 °С) и замороженной до температуры -17 °С водяной капле диаметром 1.92 мм с молекулами эозина и наночастицами абляционного серебра после фемтосекундного лазерного воздействия. После фемтосекундного лазерного воздействия (1 = 1030 нм) на охлажденную каплю воды и льдинку с молекулами эозина и наночастицами абляционного серебра возникает усиленная плазмонными процессами двухфотонная флуоресценция и генерация суперконтинуума (СК), затухающего в течение t = 0.02 с. Исследована геометрия нелинейной крупномасштабной самофокусировки (L ~ 0.45-0.55 мм) и экспериментально определено значение микромасштабной самофокусировки (LSSS ~ 0.1 мм) излучения СК в лазерном канале. Показано, что в результате превышения тепловой нелинейности над электронной происходит усиление диссипации энергии в канале СК. Проведено моделирование тепловых процессов и определен градиент температуры нагрева льдинки после воздействия фемтосекундным импульсом. На основе экспериментальных данных рассчитана скорость распространения тепловой волны, составившая v = 0.11 м/с.
Ключевые слова
Термодинамические свойства теллуридов марганца изучены методом электродвижущих сил (ЭДС) с жидким электролитом в интервале температур от 300-450 К. Измерения ЭДС проводились на равновесных образцах из двухфазных областей - MnTe2+Te и MnTe+MnTe2 системы Mn-Te. Фазовые составы всех образцов контролировали методом рентгенофазового анализа (РФА). Из данных измерений ЭДС рассчитаны парциальные молярные функции марганца в сплавах, а также стандартные термодинамические функции образования и стандартные энтропии соединений MnTe и MnTe2. Проведен сравнительный анализ полученных результатов с литературными данными.
Ключевые слова
Стабилизация функциональных свойств дисперсных и компактных металлов, а также регулирование их реакционной способности, улучшение водоотталкивающих, антифрикционных и антикоррозионных свойств за счет создания защитных пленок на поверхности является актуальной проблемой получения новых материалов. Более ранние исследования, проведенные в НОЦ «Нанотехнологии» Горного университета (СПГУ), показали, что совместная хемосорбция паров этилгидридсилоксана и поверхностно-активных веществ на основе четвертичных аммониевых соединений благотворно влияет на водоотталкивающие свойства металлов. Для физико-химического обоснования механизма гидрофобизации поверхности и антифрикционного эффекта модифицированных дисперсных металлов впервые проведено исследование электрофильно-нуклеофильных свойств активных веществ-модификаторов, наносимых на металл, с использованием метода квантово-химического моделирования в программном комплексе HyperChem. Определены дипольный момент, энергия высшей занятой и низшей вакантной молекулярных орбиталей, электрофильно-нуклеофильные свойства. Получены серии возрастания нуклеофильных/электрофильных свойств и дипольного момента для модификаторов. Определены донорно-акцепторные свойства, различия в характеристиках молекул активных веществ алкамона, триамона и гидрофобной кремнийорганической жидкости. Установлены закономерности формирования гидрофобных и антифрикционных свойств компонентов систем индустриальное масло И-20 - поверхностно-модифицированный металл с различными электрофильно-нуклеофильными свойствами наносимых веществ.