Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2024, № 10

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Изменение состава твердых нестехиометрических соединений методом ионного переноса

В. В. Гузеев, Т. И. Гузеева, Е. А. Зеличенко, Я. Б. Чубенко

Измерены числа электронного и ионного переноса гидрида, карбида и нитрида титана. Показано, что эти соединения обладают смешанной электронно-ионной (анионной) проводимостью. Получены графики зависимости числа ионного переноса от содержания неметалла в карбиде и нитриде титана и исследовано изменение содержания неметалла под действием электрического поля. Атомы неметалла в нестехиометрическом карбиде и нитриде титана находятся в октаэдрических пустотах кубической решетки титана, образуя подрешетку неметалла. Нестехиометрический гидрид титана имеет кубическую кристаллическую решетку типа флюорита, а атомы водорода расположены в тетраэдрических пустотах кубической решетки титана. У борида титана ионная проводимость проявилась вблизи соединений стехиометрического состава. Показано, что образование фаз внедрения соответствует критерию Хегга. Вследствие существования вакансий в подрешетке неметалла возможен ионный перенос под действием электрического поля, в результате чего происходит изменение химического состава нестехиометрических соединений. Проведен анализ физико-химических свойств нестехиометрических соединений переходных металлов с целью выявления возможности ионной проводимости у карбидов, нитридов и оксидов.

Ключевые слова: нестехиометрические соединения, ионная проводимость, число ионного переноса, критерий Хегга.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-5-12

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Влияние состава оболочки на эффективность интернализации рН-чувствительных лекарственных носителей на основе мезопористых частиц

Е. В. Ленгерт, Ю. Н. Власичева, А. О. Кузнецов, О. И. Гуслякова, А. В. Ермаков

Исследования в области системной доставки лекарств подчеркивают важность использования инновационных технологий, включая рН-чувствительные лекарственные носители, для точного и эффективного воздействия на организм. Эти концепции представляют собой перспективный подход, позволяющий контролировать доставку лекарств в организм, направляя их к нужной мишени. Рассмотрено формирование частиц ядро-оболочка на основе мезопористых частиц ватерита с рН-чувствительными покрытиями из альгината и целлюлозы. Показано, что сформированные покрытия влияют на изменение морфологии частиц и их дзета-потенциала, обеспечивая рН-зависимые профили высвобождения загруженных в ядра соединений. Отрицательный потенциал также снизил эффективность поглощения полученных частиц иммунными клетками Raw264.7, что является важным показателем потенциального пролонгированного времени циркуляции. Это указывает на потенциальное повышение биодоступности загруженных в ядра лекарственных препаратов. Такие системы эффективны для целенаправленной доставки лекарственных препаратов и их возможного воздействия в организме в рамках концепции рН-чувствительных систем.

Ключевые слова: биомедицина, лекарственные носители, инкапсуляция, pH-чувствительность, карбонат кальция.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-13-24

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Гидроуголь на основе шрота подсолнечника, модифицированного оксидом железа,
для удаления ионов свинца из водных растворов: кинетика сорбции

Д. А. Бадин, А. Е. Бураков, Т. С. Кузнецова, И. В. Буракова,
О. А. Ананьева, Т. П. Дьячкова, В. О. Яркин

Предложен способ получения гибридного сорбционного материала на основе возобновляемого растительного сырья сельскохозяйственного производства, синтезированного методом гидротермальной карбонизации (ГТК), структура которого модифицирована частицами железа и/или оксидов железа. Получена серия образцов и проведена оценка влияния высокотемпературной карбонизации и последующей щелочной активации на сорбционную емкость материалов. Определение физико-химических свойств проводили методами ИК-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии и термогравиметрии. Рентгеновские дифрактограммы образцов показали наличие кристаллической решетки α-целлюлозы и кристаллографической плоскости Fe₃O₄ или γ-Fe₂O₃. В результате карбонизации происходит деструкция фазы α-целлюлозы и частичное восстановление оксидов железа. Щелочная активация приводит к полному восстановлению фазы железа. Сорбционную способность материалов оценивали на примере удаления ионов тяжелого металла — свинца, из модельных водных растворов. Для определения времени сорбции и механизма поглощения были проведены кинетические исследования адсорбции в ограниченном объеме. Сорбционная емкость исходного ГТК-материала по Pb²⁺ составила ~ 132 мг/г при времени контакта 30 мин, для карбонизированного и активированного гидроугля — 66,8 и 99,2 мг/г, соответственно. Кинетика адсорбции ионов Pb²⁺ была описана с применением моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядка, Еловича и внутричастичной диффузии. Показано, что сорбция происходит преимущественно за счет химического взаимодействия ионов металла с функциональными группами сорбентов с частичным вкладом смешанно-диффузионного поглощения. Доказана эффективность применения гидроугля на основе растительного сырья, модифицированного магнитными частицами железа, в процессах жидкофазного удаления загрязнителей неорганической природы.

Ключевые слова: гидротермальная карбонизация, шрот подсолнечника, возобновляемое сырье, оксид железа, адсорбция, тяжелые металлы, свинец, кинетика.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-25-36

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Карборундовые огнеупорные бетоны на основе искусственного керамического вяжущего

С. В. Зайцев, В. А. Дороганов, Р. Н. Ястребинский, Г. Г. Бондаренко

Рассмотрен способ повышения механической прочности и коррозионной стойкости к расплавам стекла и шлака алюмосиликатных огнеупоров. С этой целью были синтезированы искусственные керамические вяжущие (ИКВ) муллито-карборундового состава по технологии высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Проанализированы морфологические характеристики и размер зерен ИКВ, а также исследованы структура и физико-механические свойства спеченных изделий. Установлено что, формируются нанодисперсные частицы в результате механохимических процессов, происходящих в процессе совместного помола. Средний размер частиц составил около 30 – 40 нм. Термообработанные образцы на основе ИКВ состоят из кристаллических фаз корунд, муллита и SiC, которые равномерно распределены в материале. Показано, что с повышением температуры отжига физико-механические свойства повышаются. Введение в состав высокоглиноземистых шамотных огнеупоров муллито-карборундового вяжущего привело к улучшению физико-механических свойств и коррозионной стойкости к расплавам стекла и шлака. Показано, что наиболее благоприятными физико-механическими свойствами обладают огнеупоры, содержащие 50 % ИКВ. По сравнению с заводским образцом, экспериментальные образцы продемонстрировали значительное улучшение коррозионной стойкости к расплавам стекла и шлаку на 90% и 94 % соответственно.

Ключевые слова: высокоглиноземистый шамот, карбид кремния, искусственные керамические вяжущие (ИКВ), коррозионная стойкость, предел прочности.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-37-47

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Влияние механической обработки исходных реагентов на структурные и электрические свойства LiFeO₂ керамики

Е. Н. Лысенко, В. А. Власов, Н. Н. Соловьев, А. П. Суржиков

Исследовано влияние механической обработки смеси исходных порошков Fe₂O₃ и Li₂CO₃ на структуру и электрические свойства литиевой ферритовой керамики состава LiFeO₂. Механическую обработку осуществляли в шаровой мельнице АГО-2С в течение 60 мин со скоростью вращения стаканов 2220 об/мин. Спекание керамических образцов проводили в лабораторной печи при 1050 °C в течение 1 ч. С помощью данных рентгенофазового анализа показано, что введение операции механической обработки порошков приводит к уменьшению концентрации фазы α-LiFeO₂ в ферритовой керамике с 97,9 до 93,9 масс. %, а также к увеличению вторичной фазы LiFe₅O₈ с 2,1 до 6,1 масс. %. При этом во время спекания формируется более однородная и мелкопористая структура образцов. По данным температурных зависимостей удельной электрической проводимости образцов установлено, что изменения в электросопротивлении связаны, как с микроструктурой, так и с процессами адсорбции-десорбции (в зависимости от температуры) газа из окружающей атмосферы в ферритовую керамику. Полученная ферритовая керамика представляет интерес для ее дальнейшего использования в качестве адсорбата, например, оксида углерода.

Ключевые слова: LiFeO₂, литиевый феррит, механическое измельчение, структура, электропроводность.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-48-54

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Изучение условий получения прекурсоров из жаропрочного сплава на основе NiAl, предназначенных для 3D технологий

А. А. Дроздов, К. Б. Поварова, А. В. Самохин, О. А. Скачков,
А. А. Фадеев, А. А. Дорофеев, В. П. Сиротинкин, А. А. Ашмарин,
А. В. Антонова, М. А. Булахтина, Г. В. Гуртовая

Cтатья является второй из серии статей, посвященных изучению возможностей приготовления высококачественных порошковых материалов из жаропрочных легких сплавов на основе тугоплавких моноалюминидов никеля (β-NiAl), рутения (β-RuAl) и системы FeCrAl (фехралей) для изготовления компактных образцов/изделий сложной формы методами аддитивных технологий с минимальной итоговой механообработкой. Аддитивные технологии основаны на использовании сферических микропорошков-прекурсоров с регламентированным гранулометрическим составом, хорошей текучестью и свободной от оксидов поверхностью. В первой статье были рассмотрены возможности получения прекурсоров из сплавов на основе RuAl плазменной сфероидизацией порошков, полученных дроблением смесей из лома образцов сплавов на основе RuAl с различными присадками. В настоящей статье рассмотрены возможности получения прекурсоров из сплавов на основе NiAl плазменной сфероидизацией порошков, полученных дроблением смесей из лома образцов сплавов на основе NiAl с различными присадками. Показано, что размол и последующее измельчение порошков лома в аттриторе позволяют получить по схеме “аттритирование + плазменная сфероидизация” прекурсоры с характеристиками, делающими их пригодными для аддитивных производств (идеально круглая форма, практически чистая от оксидов поверхность, фазовый состав — зерна твердого раствора на основе NiAl с тонкими прослойками Ni₃Al наноразмерной толщины). Неоднородное распределение легирующих элементов в зернах NiAl вызвано кратковременностью (5 ч) измельчения исходных порошков лома слитков различного состава, полученных по литейной технологии. Это может быть исправлено увеличением продолжительности измельчения до 15 ч, что потребует использование схемы “аттритирование + грануляция + плазменная сфероидизация”, так как увеличится доля дисперсных порошков, которую необходимо включить в оборот. Показано, что предварительное проведение реакционного сплавообразования в жидкой фазе (вакуумное дуговое плавление), предусматривающее в том числе использование в качестве исходных материалов вторсырья (лома образцов сплавов), позволяет варьировать составы сплавов в широких пределах, используя небольшие объемы материала, и не требует специализированного оборудования.

Ключевые слова: моноалюминид никеля, сферические порошки, прекурсоры, распыление, гранулирование, плазменная сфероидизация.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-55-69

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Химико-металлургический синтез субмикронных порошков W + Ni
со структурой “ядро (W) – оболочка (Ni)”

Л. С. Алексеева, Ю. В. Благовещенский, А. В. Терентьев,
Н. В. Исаева, А. В. Нохрин, Н. В. Малехонова,
К. Е. Сметанина, А. В. Воронин, А. А. Мурашов

Исследованы условия получения композитных порошков W + Ni со структурой “ядро W – оболочка Ni”, а также сплавов на их основе. Композитные порошки W + Ni (5, 10, 20 масс. %) получены химико-металлургическим методом. Изучалено влияние содержания никеля, его прекурсора (хлорид или нитрат никеля) и режим температурной обработки на фазовый состав исследуемых порошков. В ходе работы установлено, что концентрация никеля не влияет на фазовый состав порошка, однако 5 масс. % Ni недостаточно для плакирования всех частиц вольфрама. Порошок, содержащий наименьшее количество примесей, удалось получить из хлорида никеля после восстановительного отжига при 400 – 600 °C, а также из нитрата никеля после отжига при 550 °C. После отжига при 750 и 950 °C наблюдали образование интерметаллида Ni₄W, что может быть связано с наличием кислорода и оксидов на поверхности частиц вольфрама. На основе порошка 0,9W + 0,1Ni, полученного из хлорида никеля и отожженного при 600 °C, получили сплав методом электроимпульсного плазменного спекания при температуре 1050 °C и давлении 50 МПа. Фазовый состав центральной области полученных сплавов в процессе спекания не изменился, однако на поверхности образовалась η₁-фаза Ni₃W₃C, которая является продуктом взаимодействия исходного порошка с графитовой пресс-формой. Полученные сплавы имели достаточно однородную микроструктуру; следов аномального роста зерен или образования крупных частиц g-фазы не наблюдалось. Твердость по Виккерсу Hv₁₀ вольфрамовых сплавов, спеченных без изотермической выдержки, составила 5,6 ± 0,3 ГПа, а сплавов, спеченных с 20-минутной изотермической выдержкой при 1050 °С — Hv₁₀ = 4,9 ± 0,3 ГПа.

Ключевые слова: вольфрам, W-Ni, частицы, ядро-оболочка, синтез.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-10-70-82