Российский химический журнал

НЕТКАНЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ БИОПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С АТИБАКТЕРИАЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ

А. А. Ольхов — 2025-02-20

В статье приведены результаты исследования структурной организации гетерогенных фибриллярных матриц на основе поли-3-гидроксибутирата (ПГБ), содержащих комплексы железа (III) тетрафенилпорфирина. Волокна получали методом электроформования. Определено, что введение комплексов способствует уплотнению аморфной фазы и увеличению степени кристалличности полимера. Межмолекулярное взаимодействие компонентов приводит к совершенствованию кристаллической структуры ПГБ. Показано, что введение в ПГБ волокна металлокомплексов тетрафенилпорфирина приводит к существенному изменению геометрии и морфологии полимерных волокон. Рассмотренные в исследовании полимерные волокнистые материалы могут быть успешно использованы для создания антисептических матриц, бинтов, повязок и одноразовых масок для защиты органов дыхания.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ТЕЛОМЕРОВ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА И ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

Д. П. Кирюхин — 2025-02-20

Приводятся данные о влияния гамма-излучения ⁶⁰Со на гидрофобные свойства и молекулярную структуру фторсодержащих покрытий на алюмоборосиликатной стеклоткани, полученных из растворов теломеров ТФЭ. Анализ проведенных ИК и КР-спектроскопических исследований показал, что под действием излучения в присутствии кислорода воздуха происходит отрыв концевых групп теломеров, состоящих из фрагментов молекул телогенов, в которых проводился синтез. Помимо этого, происходит образование СООН-концевых групп, приводящее к ухудшению гидрофобности образцов. Обнаружено, что облучение теломерных покрытий в вакууме не влияет на гидрофобные свойства теломерных покрытий. Показано, что под действием излучения морфологическая структура теломеров становится более неоднородной, появляются области с более выраженной кристаллической структурой. Проведено сравнение радиационной стойкости индивидуальных теломеров ТФЭ и покрытий на их основе с промышленным ПТФЭ (тефлон).

СТРУКТУРНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК С МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

А. В. Щегольков — 2025-02-23

Представлены структурно-морфологические характеристики многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) с металлизацией поверхности, которые используются в качестве электропроводящей добавки в эластомере. Исследование структурно-морфологических характеристик осуществлялось методами электронной микроскопии и КР спектроскопии. Определены значения сдвига КР, синтезированных МУНТ и степень дефектности поверхности, которые оценивали с помощью отношения D/G. Проведено исследование количественного влияния добавки МУНТ на нагрев композита при протекании через него электрического тока. Установлено, что нагрев в течении 120 с приводит к достижению температуры равной 70,6 °С (из начального состояния с температурой -11,4 °С). При этом определено влияние концентрации МУНТ на тепловыделения композита в процессе воздействия на него электрическим током.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕТОЗАЩИТНОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ТОНИРОВКИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОХРОМНОГО НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО ОКСИДА ВОЛЬФРАМА (WO3): СИНТЕЗ И СВОЙСТВА

А. В. Щегольков — 2025-02-23

Пленки оксида вольфрама (WO₃) привлекают все большее внимание ученых в области создания новых электрохромных материалов. Это обусловлено в первую очередь получением интеллектуальной тонировки на основе технологии электрохромного стекла. Электрохромные устройства на основе тонких пленок WO₃ с управляемой оптической плотностью, имеют широкое применение в различных приложениях: «умное» окно, электрохромный дисплей, интеллектуальная тонировка, зеркалка заднего и бокового вида автомобиля и т. д. Однако сложность технологии получения, которая определяет стоимость электрохромных пленок WO₃ все еще ограничивает их повсеместное внедрение. Существует проблема с отсутствием или недостатком информации по технологиям нанесения наноразмерного WO₃. Установлено, что максимальное светопропускание и время оптического переключения между обесцвеченным и окрашенным состоянием соответствовало электрохромной пленки WO₃, полученной электрохимическим (катодным) осаждением. При этом электрохромная пленка WO₃, нанесенная механическим распылением обладала минимальным светопропусканием и временен электрохромного переключения. Даны рекомендации по разработке новых технологий нанесения электрохромных покрытий или светозащитной интеллектуальной тонировки для светопропускающих материалов.

ПОРИСТЫЙ КОРДИЕРИТОВЫЙ МАТЕРИАЛ КАК ОСНОВА ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ

С. Г. Пономарев — 2025-02-23

Рассматривался пористый композиционный материал на основе кордиерита. Для получения композитов использовались смеси гранул спеченного кордиерита и кордиерита, модифицированного смесью оксидов ZrO₂/CeO₂. Такие композиты полученные при температуре спекания 1250 °С – 1300 °С имели развитую проницаемую поровую структуру (открытая пористость 40 - 54%). Образцы имели высокую механическую прочность (прочность на сжатие 100 Мпа) и термостойкость (до 1000 °С). Использование двух материалов близких по составу, но с разными термическими свойствами позволяет получать широкий спектр проницаемых материалов с различным распределением пор по размерам (от 2 мкм до 100 мкм) и объему. Полученный в работе композит может быть использован для изготовления либо основы газовых сенсоров, либо проницаемых защитных чехлов чувствительных элементов анализаторов.

ВЛИЯНИЕ СОЛЬВАТНОГО ОКРУЖЕНИЯ КАТИОНА ЛИТИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДИАПАЗОН РАБОТЫ ГЕЛЬ-ЭЛЕКТРОЛИТОВ ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

К. Г. Хатмуллина — 2025-02-23

Работа посвящена разработке полимерных электролитов для литиевых источников тока с широким окном рабочих температур. Ранее была разработана трехмерная матрица из диакрилата полиэтиленгликоля (ПЭГДА), в которую был помещен раствор соли LiBF₄ в этиленкарбонате и ионной жидкости 1-этил-3-метилимидазолия тетрафторборат (EMIBF₄), которая не имеет давления насыщенных паров и термоустойчива вплоть до 350 °С, но коэффициенты диффузии лития были низки. В данной работе для сольватирования катионов лития в конкурентной среде были использованы такие органические растворители, как диоксолан (ДОЛ), диглим, тетраглим и для сравнения этиленкарбонат (ЭК). Сольватные оболочки подбирали по результатам оптимизации квантово-химического моделирования. Общую ионную проводимость и ее кинетику измеряли методом электрохимического импеданса. Термическую стабильность полимерных электролитов измеряли методом ТГА. Подвижность целевых катионов лития измеряли методом ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля. Показано, что в полимерном электролите с сольватом Li⁺(ЭК)₄, общая проводимость выше, но подвижность катиона лития минимальная. Далее подвижность ⁷Li при 21 °С увеличивается в ряду Li⁺(ЭК)₄<Li⁺(тетраглим) <Li⁺(ДОЛ)₄<Li⁺(диглим)₂. Таким образом, состав на основе ПЭГДА, EMIBF₄с введением сольватов Li⁺(диглим)₂является перспективным для создания литиевых аккумуляторов.

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕСТРУКЦИИ СОПОЛИМЕРОВ АРИЛЕНЭФИРКЕТОНОВ И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

М. С. Шебанов — 2025-02-23

Методом динамического термогравиметрического анализа изучена кинетика деструкции сополимера бисфенола А и фенолфталеина с 4,4ꞌ-дифторбензофеноном, а также индивидуальных полимеров, в потоке синтетического воздуха при температурах вплоть до 1150 К и скорости нагрева от 1 до 20 К/мин. Показано, что кинетика потери массы включает три независимые невзаимодействующие стадии, причем первая из них связана с преимущественным превращением звеньев, образованным из фенолфталеина. Это подтверждается данными о температурах, при которых достигаются небольшие (2-5%) степени конверсии. Во второй стадии участвуют преимущественно звенья, полученные из бисфенола А. Первая стадия процесса протекает в соответствии с кинетическим уравнением реакции 1-го порядка с энергией активации 216,8±6,4 кДж/моль. Оценка термостойкости сополимера классическим методом KAS (Kissinger-Akahira-Sunose) подтверждает вывод о многостадийном характере процесса. Предложена кинетическая модель деструкции сополимера, включающая параллельное протекание процессов с участием каждого из звеньев и/или продуктов их превращения в соответствии с закономерностями, характерными для индивидуальных полимеров.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКОМПОЗИТОВ ТИПА 3-3 И 3-0 (СЕГНЕТОФАЗА – ВОЗДУХ) БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

А. А. Нестеров — 2025-02-23

Использование различных типов пьезокомпозитов позволяет, значительно, расширить номенклатуру объемно-чувствительных пьезопреобразователей, непосредственно, реагирующих (в различных средах) на изменение интенсивности звукового давления. Это связано с тем, что технологии пьезокомпозитов позволяют изготавливать образцы материалов с широким спектром механических и электрофизических параметров.

Известные на сегодняшний день технологии изготовления пьезокомпозитов типа 3-3 и 3-0 (сегнетофаза – воздух) включают множество технологических операций, в том числе, введение в исходную шихту порообразователей и их высокотемпературное удаление, что может приводить к частичной деградации частиц базовой сегнетофазы и загрязнению воздуха производственных помещений продуктами разложения порообразователей. В связи с этим, нами предложена технология изготовления пьезокомпозитов типа 3-3 и 3-0 (сегнетофаза – воздух), исключающая применение традиционных порообразователей. Эта технология базируюется на использовании в качестве прекурсоров синтеза базовых сегнетофаз полимерных гидроксидов p- и d- элементов. Деструкция этих гидрооксидов протекает в условиях контролируемой скорости разложения промежуточной заготовки пьезокомпозитов, и позволяет изготовить керамический каркас с пористостью до 68 объемных процентов. Значения объемных пьезопараметров пьезокомпозитов, основой которых является широко используемый в промышленности материал ЦТС-36, изготовленные по этой низкотемпературной технологии синтеза, превосходят те же параметры аналогичных пьезокомпозитов, сформированных в рамках традиционных методов. Это, в свою очередь, способствует решению проблемы оптимизации характеристик многих дефицитных типов пьезопреобразователей, непосредственно трансформирующих изотропное изменяющееся давление в электрический сигнал пригодный для дальнейшей обработки и анализа.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

Б. Ю. Паршиков — 2025-02-23

В статье рассмотрены основные особенности взаимодействия интенсивного лазерного излучения с веществом на примере фемтосекундных лазеров. Приведены новые эффекты, возникающие при таком взаимодействии, и перспективы практического применения суперинтенсивных лазерных импульсов. Рассмотрены недостатки существующих средств защиты оптико-электронных систем (ОЭС) наблюдения от возможного попадания лазерного излучения и пути создания новых микромеханических светоклапанных затворов с наносекундным быстро, исследованы возможности создания светоклапанного устройства защиты и варианты его конструкции.

К ВОПРОСУ О НЕОБСЛУЖИВАЕМЫХ МИНИАТЮРНЫХ ИСТОЧНИКАХ ТОКА НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ

В. В. Просянюк — 2025-02-23

Анализ материалов отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы показывает, что на протяжении последнего десятилетия к качественным показателям миниатюрных необслуживаемых источников питания, предназначенных для задействования и питания приборов и устройств различного назначения в экстремальных условиях выдвигаются повышенные требования. По этой причине в РФ и за рубежом активно ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

В нашей стране все шире находит практическое применение новый класс миниатюрных необслуживаемых источников тока, представляющих собой батареи высокотемпературных гальванических элементов (ВГЭ), электроды которых выполнены из энергетических конденсированных систем (ЭКС), что обеспечивает возможность их применения в экстремальных условиях, термодинамическую устойчивость электрохимических систем, практически неограниченную сохраняемость без технического обслуживания (подтвержденный гарантийный срок при ± 60 °С не менее 30 лет).

ТЕРМОСТОЙКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НИЗКОЙ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬЮ

Н. М. Чалая — 2025-02-23

В статье представлены результаты исследования свойств термостойких газодержащих полимерных комбинированных материалов для применения их в воздухоплавательной технике. Выбран оптимальный спектр имеющихся в настоящее время полимерных пленок, высокомодульных тканей и адгезивов для дальнейших исследований с целью достижения требуемых основных прочностных и эксплуатационных свойств полимерных композиционных материалов в конструкциях для воздухоплавательной техники. Представлены результаты исследования газопроницаемости по гелию полимерных пленок различного химического строения, даны результаты испытаний прочностных и эксплуатационных параметров исследуемых материалов.

АНТИСТАТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИФЕНИЛЕНСУЛЬФИДА

А. Е. Зверев — 2025-02-23

В статье представлены результаты исследований по влиянию типа и количества вводимего углеродного наполнителя на физико-механические и электрофизические характеристики стеклонаполненных композиционных материалов на основе полифениленсульфида. Выявлена зависимость электрофизических свойств углеродсодержащих композиций полифениленсульфида от технологии переработки и показана возможность получения композиционных материалов на основе полифениленсульфида, обладающих электропроводящими свойствами.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАПСУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

О. Н. Карандаева — 2025-02-23

Рассмотрены вопросы практического применения сканирующей электронной микроскопии и ИК-Фурье спектрометрии для исследования капсулированных полимерных материалов с заданным комплексом свойств. Использование установки ионной резки SEMPrep2 впервые позволило получить точные прецизионные срезы и изучить внутреннюю структуру полимерных волокон и мембран, окрашенных методом крейзинга, а также особенности размещения пигментов в виде микрокристаллов и капсул в крейзованных материалах. Проведен дисперсионный анализ полимерных микрокапсул. Гистограммы численного распределения частиц по фракциям и результаты статистического распределения дисперсионного анализа показали, что предоставленные полисульфоновые микрокапсулы полидисперсные. Фотополимеризуемые микрокапсулы имеют бимодальное распределение.

НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДИНАМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТОМ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В. В. Кузнецов — 2025-02-23

Использование лазерного излучения в высокоточных измерительных комплексах, а также в технологических целях прецизионной обработки материалов неизбежно приводит к необходимости учета и использования такого параметра электромагнитного излучения, как его поляризация. На практике обычно используют излучение с круговой поляризацией, что связано с техническими трудностями управления плоскостью поляризации при резке деталей произвольной формы. Настоящая статья посвящена вопросу динамического управления поворотом плоскости поляризации мощного лазерного излучения в процессе технологической обработки материалов. В работе рассмотрен один из достаточно простых в реализации способов динамического управления поворотом поляризации СО2 лазера. Приведены результаты исследования экспериментального макета, позволяющего поворачивать плоскость поляризации мощного лазерного излучения СО2 лазера в технологическом процессе резки материалов на примере фанеры. Представленные данные проведенных исследований подтверждают, что динамическое управление поворотом плоскости поляризации способно скорректировать потери эффективности при резке в различных направлениях поляризованным излучением СО2 лазера, а потери мощности выходного излучения при введении устройства поворота плоскости поляризации могут быть значительно снижены за счет качества изготовления составных частей устройства. Результаты могут быть полезны при проектировании более сложных устройств динамического управления плоскостью поляризации лазерного излучения в технологических установках резки и прецизионной поверхностной обработки различных материалов.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕРМОСТОЙКИХ ТЕРМОПЛАСТОВ

А. В. Саморядов — 2025-02-23

В статье представлены результаты исследований свойств композиционных материалов на основе полифениленсульфида и полиэфирэфиркетона, наполненных стекло- и углеродным волокном. Показано, что исследованные ПКМ имеют практически одинаковый уровень исходных прочностных характеристик, а при повышенных температурах закономерности снижения их свойств носят одинаковый характер и равнозначны как по фактическим значениям, так и их снижению в процентном выражении.

КЕРАМИЧЕСКИЕ ОБЪЕМНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛЫ С ВЫСОКОЙ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО ТИТАНАТА СВИНЦА PBTI1-XZNXO3-2XF2Х(0 < X < 0,2)

А. А. Нестеров — 2025-02-23

В статье описано создание технологии керамических, объемночувствительных пьезоматериалов, способных сохранять высокие значения объемных пьезопараметров при температурах ≥ 200 °C. Эта технология включает в себя два этапа. Первый этап представляет собой низкотемпературной метод синтеза ультрадисперсных порошков базовых сегнетоэлектрических фаз системы (1-х)PbTiO₃ - хPbZnOF₂ (х = 0.05 – 0.19). Вторым этапом является применение технологии ступенчатого обжига прессзаготовок. Данный этап обеспечивает изготовление керамических объемночувствительных пьезоматериалов с зернами диаметром примерно 2 - 5 мкм и имеющих плотность не менее 94%, от теоретически возможной.

Показано, что рост мольной доли PbZnOF₂ в системе, способствует увеличению как относительной диэлектрической проницаемости полученных образцов керамических пьезоматериалов (ε^Т₃₃/ε_о), так и значений продольного пьезомодуля (d₃₃), тогда как значения объемного пьезомодуля (d_v) и объемной пьезочувствительности (g_v) проходят через максимум при х = 0.09 – 0,12. При этом ряд образцов пьезоэлектрических материалов изучаемой системы (0,08 ≤ х ≤ 0,14) сохраняют свою высокую пьезоактивность как на протяжении более 25 сут. при температурах до 260 °C, так и в режиме термоциклирования (8 циклов: 30 минутное нагревание до температуры 300 °C с последующим охлаждением). В частности, показано, что режиме термоциклирования значения их d₃₃ (при стандартных условиях) снижаются на 5 - 7%_,а ε^Т₃₃/ε_о - в среднем на 7%, что говорит о возможности использования этих материалов для создания ряда высокотемпературных пьезопреобразователей, работающих в указанных режимах.