![]() |
![]() |
![]() Разделы сайта
Читаемое
Обновления Jun-2025
|
Промышленность Ижоры --> Керамические композиционные материалы керамические композиционные материалы Разработка новых материалов и технологии их получения является объективной необходимостью технического и социального развития общества. Новые материалы принято называть материалами XXI века. Без них нельзя представить существенные достижения ни в одном из важных направлений развития науки и техники. Роль новых материалов с каждым годом возрастает. По оценке американских экспертов, в ближайшие 20 лет 90 % современных материалов будут заменены принципиально новыми, что приведет к технической революции практически во всех отраслях техники. По опубликованным данным, сегодня наиболее быстро развивающимися секторами науки являются медико-биологические исследования, далее следуют информационные технологии и третье место занимают новые материалы. В 1998 году расходы только на эти исследования в США значительно превышали расходы на оборону и космические исследования. В настоящее время в России в области металловедения работает 41 научная школа в системах Академии наук, вьюшего образования и отраслевых институтов. Исследования, ведущиеся в области новых материалов, охватываются также Федеральной подпрограммой Министерства промышленности, науки и технологий. В рамках межвузовской научно-технической программы Минобразования РФ Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники выполняются подпрограммы Новые материалы . Головной организацией является Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет). Для ознакомления научно-технической общественности с содержанием подпрограммы, ее научными и практическими результатами было принято решение написать настоящую книгу. В выполнении подпрограммы принимают участие 59 вузов из 28 городов РФ. По восьми разделам выполняется 123 проекта. Подпрограмма нацелена на достижение конкретных результатов использования научно-технического потенциала вузов для решения основных государственных региональных и отраслевых проблем технического прогресса в области новых материалов в рамках президентских и федеральных программ. Высшая школа России обладает в настоящее время наибольшим научным потенциалом. Она традиционно занимает ведущие позиции в разработке основополагающих исследований и совместно с отраслевыми институтами и промышленными предприятиями концентрирует усилия на тех направлениях исследований, которые позволяют перейти от фундаментальных исследований к технологиям получения новых материалов. Особое внимание уделено наноматериалам и нанотехнологиям, которые являются наиболее приоритетными для всего технического прогресса XXI века. В книге приводятся конкретные примеры взаимодействия ученых и научных коллективов различной подчиненности, которые связаны исследованиями по решению поставленных задач. Это было хорошо продемонстрировано на конференциях, проведенных в рамках подпрограммы осенью 2001 года с целью оценки полноты и уровня выполнения проектов. Следует отметить, что выполнение подпрограммы оказывает сильное влияние на повышение качества преподавания, привлечения студентов к творческой исследовательской работе. С выполнением подпрограммы связано дальнейшее развитие материально-технической, информационной баз и развитие научных школ системы высшего образования. В частности, достижением подпрограммы является созданный в МИСиС Межвузовский научно-исследовательский Центр коллективного пользования Металлургия и металловедение . Центр располагает первоклассным оборудованием, которое позволяет анализировать все объекты выполняемых исследований: металлы и сплавы, диэлектрики, композиты, керамику, сверхтвердые материалы, органические полимерные материалы и др. Настоящая книга характеризуется рядом особенностей. В тематическом плане она в основном отражает содержание подпрограммы, которая полностью отвечает приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники. Ряд разделов (полимеры и композиты, материалы для микро- и наноэлектроники, металлы и сплавы со специальными свойствами, синтетические сверхтвердые материалы) соответствуют перечню критических технологий РФ. Цель книги - дать анализ современного состояния новых материалов и научных исследований в этой области, показать перспективы их развития и взаимосвязь в рамках выполняемой подпрограммы, а также роль высшей школы в решении обсуждаемой проблемы. По каждому из разделов наряду с общими вопросами, свойствами материалов и технологией их производства указываются наиболее перспективные научно-исследовательские направления в этой области. Книга Новые материалы является коллективным трудом ученых, представляющих научные школы Московского государственного института стали и сплавов, МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского, НИИ Перспективных материалов и технологий при Московском государственном институте электроники и математики, ГНУ Научный центр порошкового материаловедения Пермского ГТУ, Волгоградского государственного технического университета, Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна, Института химических проблем микроэлектроники (Москва), Башкирского государственного университета (Уфа). Авторы будут признательны за замечания и предложения по настоящей работе. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 1.1. Нанопорошки: получение и свойства 1.2. Объемные наноструктурные материалы 1.3. Производство и коммерциализация наноматериалов ![]() в последние годы отмечается быстрый рост научного, промышленного и коммерческого интереса к новому классу материалов, появление которого отразило стремление к миниатюризации в практике построения различных объектов. Эти материалы, обладающие необычной атомно-кристаллической решеткой и демонстрирующие уникальные свойства, в России получили название ультрадисперсных материалов (УДМ), или ультрадисперсных систем (УДС), а в западной литературе - нанос-труктурных материалов (НСМ). В настоящее время обе эти терминологии равноправны и к этому новому классу относят материалы с размером морфологических элементов менее 100 нм. По геометрическим признакам эти элементы можно разделить на нольмерные атомные кластеры и частицы, одно- и двухмерные мультислои, покрытия и ламинарные структуры, трехмерные объемные нанокристаллические и нанофазные материалы. Общепринято, что под УД или наноматериалами подразумеваются или намеренно сконструированные, или природные материалы, в которых один или более размеров лежат в диапазоне нанометров. К данной категории относятся также так называемые нано-нано композиты, которые содержат более чем одну фазу, но все фазы менее 100 нм. Большое разнообразие типов УДМ при общности их размерного признака позволяет объединить их одним термином - наноматериаты. В настоящее время уже широко используются ультрадисперсные порошки (УДП), занимающие в США более 90% рынка УДМ, нановолокна и нанопроволоки, нанопленки и нанопокрытия, и начинают получать все большее применение объемные наноматериалы - нанокристаллические и нанозернистые (с размером зерен менее 100 нм). Представление о нанокристадлах было введено в научную литературу в 80-х годах XX века X. Гляйтером (Германия) и независимо от него активно развивалось в России И. Д. Мороховым с сотрудниками. В бывшем СССР, а ныне в России большую роль в исследовании свойств наноматериштов, в разработке новых видов, технологий получения и использования (нанотехнологий) сыграла высшая школа. Начиная с 1985 г. в этих работах принимало участие более 30 вузов, в том числе такие московские вузы как МИСиС, МИФИ, МГУ, МХТИ, МАМИ, МГИ, МИХМ, МОПИ, УДН, МАТИ, МФТИ, МИТХТ и др. Эти работы продолжаются. Актуальность проблемы производства нано- или ультрадисперсных (УД) материалов определяется особенностью их физико-химических свойств, позволяющих создавать материалы с качественно и количественно новыми свойствами для использования на практике [1-5]. Это связано с тем, что для материала таких малых размеров приобретает большее значение квантовая механика, а это существенным образом изменяет механические, оптические и электрические свойства вещества. Первые исследования наноматериалов [1-5] показали, что в них изменяются, по сравнению с обычными материалами, такие фундаментальные характеристики, как удельная теплоемкость, модуль упругости, коэффициент диффузии, магнитные свойства и др. [1, 6-9]. Следовательно, можно говорить о наноструктурном состоянии твердых тел, принципиально отличном от обычного кристаллического или аморфного. Анализ теоретических и экспериментальных исследований, выполненных к концу 70-х годов, позволил сделать вывод об особом УД состоянии твердых тел, отличном от традиционных и аморфных материалов, и дать определение этого понятия на основе физической природы. В этом случае к нано- или УД материалам относят среды или материалы, которые характеризуются настолько малым размером морфологических элементов, что он соизмерим с одной или несколькими фундаментальными физическими величинами этого вещества (изменение периодов кристаллической решетки и др.). По мере того как размер зерен или частиц становится все меньше и меньше, все большая доля атомов оказывается на границах или свободных поверхностях. Так, при размере структурных единиц 6 нм и толщине поверхностного слоя в один атом, почти половина атомов будет находиться на поверхности. Так как доля поверхностных атомов в УД материалах составляет десятки процентов, ярко проявляются все особенности поверхностных состояний, и разделение свойств на объемные* и поверхностные приобретает, в какой-то мере, условный характер. Развитая поверхность оказывает влияние как на решеточную, так и на электронную подсистемы. Появляются аномалии поведения электронов, квазичастиц (фононов, плазмонов, магнонов) и других элементарных возбуждений, которые влекут за собой изменения физических свойств УД систем, по сравнению с массивными материалами. Поведение УД материалов часто определяется процессами на границе частиц или зерен. Например, нанокерамика может деформироваться Пластически достаточно заметно за счет скольжения по границам. Эта
Проверка электролаборатории какие измерения проводит электролаборатория. |
© 2003 - 2025 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка |