Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X (print)
ISSN 3033-733X (online)
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2026, № 7, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Высокотемпературная газовая коррозия монокристаллического никелевого сплава
в среде воздуха, SO2 и HCl при повышенных температурах

В. З. Пойлов, П. В. Сковородников, А. И. Пузанов, К. С. Мерзляков

Исследована высокотемпературная газовая коррозия монокристаллического рений-содержащего жаропрочного никелевого сплава при температурах 650, 750, 850, 950 и 1050 °С в среде воздуха, содержащего 1 об. % SO2 и 1 об. % HCl. Термодинамические расчеты показали, что НСl взаимодействуют c компонентами сплава Al, Cr, Ta, Nb и не реагирует с Ni, Co, Mo, W, Re, а SO2 реагирует со всеми компонентами сплава, при этом наибольшие термодинамические потенциалы наблюдаются при 650 °С в реакциях SO2 c Al, Cr, Ta, Nb. Термодинамические потенциалы окисления Al, Cr, Ni кислородом немного ниже, чем при взаимодействии с SO2. При температурах 650 и 750 °С на поверхности никелевого сплава происходит формирование кристаллитов, обогащенных ниобием и танталом. Повышение температуры до 850 °С усиливает эффект оксидирования поверхности, сопровождающийся образованием рыхлого микроструктурного слоя, обогащенного алюминием (9,3 масс. %), хромом (7,0 масс. %), вольфрамом (7,3 масс. %). При более высоких температурах 950 и 1050 °С, изменяется характер поражения сплава, вызывая межкристаллитную коррозию, сопровождаемую ростом числа каверн с содержанием серы (0,9 масс. %), трансформируемых далее в микротрещины. Установлено, что с увеличением температуры коррозионных испытаний повышается толщина коррозионной окалины и глубина пораженного сплава. При температуре 1050 °С достигается максимальное значение толщины коррозионных отложений и глубины пораженного сплава, при этом скорость роста оксидного слоя составляет 7,4 мкм/ч, а скорость коррозионного поражения сплава составляет 5,0 мкм/ч.

Ключевые слова: высокотемпературная газовая коррозия, никелевый сплав, элементный состав, коррозионные отложения, окалина, каверны, микротрещины.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-5-18
Пойлов Владимир Зотович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ФГАОУ ВО ПНИПУ) (614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29), доктор технических наук, профессор кафедры химических технологий, специалист в области технологий неорганических веществ, материалов и нанотехнологий.
E-mail: vladimirpoilov@mail.ru
Сковородников Павел Валерьевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ФГАОУ ВО ПНИПУ) (Пермь, Комсомольский проспект, 29), младший научный сотрудник кафедры химических технологий, специалист в области плазменных покрытий и коррозионных исследований, E-mail: pavel.skovorodnikov@yandex.ru
Пузанов Алексей Игоревич — Акционерное общество “ОДК-Авиадвигатель” (614010, Пермь, Комсомольский проспект, 93), кандидат технических наук, заместитель главного металлурга по исследованиям, начальник экспериментально-исследовательского отдела, специалист в области коррозионных исследований. E-mail: puzanov-ai@avid.ru
Мерзляков Константин Сергеевич — Акционерное общество “ОДК-Авиадвигатель” 614010, Пермь, Комсомольский проспект, 93), кандидат технических наук, ведущий инженер-технолог химико-технологического бюро отделения главного металлурга, специалист в области защиты от коррозии. E-mail: merzlyakov-ks@avid.ru
Ссылка на статью:
Пойлов В.З., Сковородников П.В., Пузанов А.И., Мерзляков К.С. Высокотемпературная газовая коррозия монокристаллического никелевого сплава в среде воздуха, SO2 и HCl при повышенных температурах. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 5 – 18. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-5-18
Литература содержит 29 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Пойлов В.З., Сковородников П.В., Пузанов А.И., Мерзляков К.С. Высокотемпературная газовая коррозия монокристаллического никелевого сплава в среде воздуха, SO2 и HCl при повышенных температурах. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 5 – 18. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-5-18
  1. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т.2. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. Москва, Машиностроение, 2008, 367с. / Inozemcev A.A., Nihamkin M.A., Sandrackij V.L. Osnovy konstruirovaniya aviacionnyh dvigatelej i energeticheskih ustanovok. T.2. Kompressory. Kamery sgoraniya. Forsazhnye kamery. Turbiny. Vyhodnye ustrojstva [Fundamentals of the design of aircraft engines and power plants. V. 2. Compressors. Combustion chambers. Afterburners. Turbines. Output devices]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2008, 367 p. (In Russ.).
  2. Peng Y., Li Ch., Liu Ch. et al. Hot corrosion kinetics and behavior of dissimilar diffusional-bonded joints between S31042 steel and Ni3Al-based superalloy. Journal of Manufacturing Processes, 2024, v. 125, pp. 176 – 188.
  3. Task M.N., Gleeson B., Pettit F.S. et al. Compositional effects on the Type I hot corrosion of β-NiAl alloys. Surface and Coatings Technology, 2011, v. 206, no. 7, pp. 1552 – 1557.
  4. Пойлов В.З., Сковородников П.В., Саулин Д.В. и др. Высокотемпературная газовая и солевая коррозия никелевого сплава. Перспективные материалы, 2024, № 6, c. 16 – 25. / Poilov V.Z., Skovorodnikov  P.V., Saulin D.V. et al. High-temperature gas and salt corrosion if nickel alloy. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, no. 5, pp. 1214 – 1221.
  5. Lortrakul P., Trice R.W., Trumble K.P. et al. Investigation of the mechanisms of Type-II hot corrosion of superalloy CMSX-4. Corrosion Science, 2014, v. 80, pp. 408 – 415.
  6. Sidky P.S., Hocking M.G. The hot corrosion of nickel-based ternary alloys and superalloys for gas turbine applications — I. Corrosion in SO2/O2 atmospheres. Corrosion Science, 1987, v. 27, no. 2, pp. 183 – 203.
  7. Xi X., Zhang J., Young D. Effect of SO2 on corrosion behaviour of Ni-base alloys in a simulated combustion environment. Corrosion Science, 2024, v. 234, no. 4, art. 112151.
  8. Jahns K., Lai H., Krupp U. et al. On oxide formation on a single crystalline Ni-based superalloy at 900°C in SO2 containing atmosphere: The effect of surface treatment. Corrosion Science, 2020, v. 180, no. 7, art. 109154.
  9. Brzozowska G.S., Norling R., Viklund P. et al. Fireside corrosion during oxyfuel combustion considering various SO2 contents. Energy Procedia, 2014, v. 51, pp. 234 – 246.
  10. Chen Z., Qu W., Zhang Zh. et al. Hot corrosion mechanism of nickel-based single crystal superalloy IC21 under flowing atmosphere. Corrosion Science, 2023, v. 218, art. 111170.
  11. Pedrazzini S., Rowlands B.S., Turk A. et al. Partitioning of ti and kinetic growth predictions on the thermally grown chromia scale of a polycrystalline nickel-based superalloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 2019, v. 50, pp. 3024 – 3029.
  12. Chang J.X., Wang D., Zhang G. Interaction of Ta and Cr on Type-I hot corrosion resistance of single crystal Ni-base superalloys. Corrosion Science, 2017, v. 117, pp. 35 – 42.
  13. Dong R., Liu D., Zhang T. et al. Hot-corrosion behavior associated with the evolution of corrosion scales of a Ni-based superalloy in molten salts. Progress in Natural Science: Material International, 2021, v. 31, no. 3, pp. 486 – 492.
  14. Srivastava M., Balaraju J.N., Ravisankar B. et al. High temperature oxidation and corrosion behaviour of Ni/Ni–Co–Al composite coatings. Applied Surface Science, 2012, v. 263, pp. 597 – 607.
  15. Yang X., Peng X., Wang F. Effect of annealing treatment on the oxidation of an electrodeposited alumina-forming Ni–Al nanocomposite. Corrosion Science, 2008, v. 50, no. 11, pp. 3227 – 3232.
  16. Heckl A., Neumeier S., Göken M. et al. The effect of Re and Ru on γ/γ′ microstructure, γ-solid solution strengthening and creep strength in nickel-base superalloys. Materials Science and Engineering: A, 2011, v. 528, no. 9, pp. 3435 – 3444.
  17. Zhan X., Wang D., Zhang Z.P. et al. Effect of trace sulfur on the hot corrosion resistance of Ni-base single crystal superalloy. Corrosion Science, 2023, v. 224, art. 111528.
  18. Fang Y., Li Y., Yang Q. et al. Oxidation behavior of 4774DD1 Ni-based single-crystal superalloy at 980°C in air. Research and Development, 2024, v. 21, pp. 116 – 124.
  19. Mathieu S., Podor R., Emo M. Short-Term Oxidation in HT-SEM of the Pt-Containing TROPEA Single Crystal Ni-Based Superalloy from 680 to 1000 °C. High Temperature Corrosion of Materials. 2024, v. 101, pp. 1211 – 1223.
  20. Znang X.G., Chen J.J., Zhou Y. et al. Oxidation and internal nitridation behaviors of a Ni-based superalloy Rene 65 during high-temperature homogenization. Journal of Iron and Steel Research, 2023, v. 30, pp. 1622 – 1632.
  21. Wo J.W.X., Pang H.T., Wilson A.S. et al. The isothermal oxidation of a new polycrystalline turbine disk Ni-based superalloy at 800°C and its modification with pre-oxidation. Metallurgical and Materials Transactions A, 2022, v. 54, pp. 1946 – 1960.
  22. Li M., Wang P., Yang Y.Q. Oxidation behavior of a nickel-based single crystal superalloy at 1100°C under different oxygen concentration. Journal of Materials Science, 2022, v. 57, pp. 3822 – 3841.
  23. Archana M., Rao Ch., Ningshen S. High-temperature and steam oxidation and oxide layer characteristics of alloy 617. Journal of Materials Engineering and Performance, 2021, v. 30, pp. 931 – 943.
  24. Pan P., Li T., Wang Y. et al. Effect of temperature on hot corrosion of nickel-based alloys for 700°C A-USC power plants. Corrosion Science, 2022, v. 203, art. 110350.
  25. Nielsen H.P., Frandsen F.J., Dam-Johansen K. The implications of chlorine-associated corrosion on the operation of biomass-fired boilers. Progress in Energy and Combustion Science, 2000, v. 26, no. 3, pp. 283 – 298.
  26. Wang Y., Zhou P., Liu Q. et al. Role of Re additions on hot corrosion behaviors of a Co–Al–W superalloys. Journal of Materials Research and Technology, 2024, v. 28, pp. 3232 – 3239.
  27. Каблов Е.Н., Герасимов В.В., Висик Е.М. Техно­ло­гические особенности получения монокристал­лических образцов и турбинных лопаток из высоко­рениевых жаропрочных сплавов на установках УВНК-9 и ВИАМ-1790. Авиационные материалы и технологии, 2004, c. 91 – 97. / Kablov E.N., Gerasimov V.V., Visik E.M. Tekhnologicheskie osobennosti polucheniya monokristallicheskikh obrazcov i turbinnykh lopatok iz vysokorenievykh zharoprochnykh splavov na ustanovkakh UVNK-9 i VIAM-1790 [Technological features of obtaining single-crystal samples and turbine blades from high-performance heat-resistant alloys on UVNK-9 and VIAM-1790 installations]. Aviacionnye materialy I technologii [Aviation materials and technologies], 2004, pp. 91 – 97. (In Russ.).
  28. Kаблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия. М.: Наука, 2006, 632 с. / Kablov E.N. Litye lopatki gazoturbinnyh dvigatelej: splavy, tekhnologii, pokrytiya [Cast blades of gas turbine engines: alloys, technologies, coatings]. Moscow: Nauka Publ., 2006, 632 p. (In Russ.).
  29. HSC Chemistry. Версия 6.0: программа / Outokumpu Research Oy. Финляндия. 2006. URL: https://www.hsc-chemistry.com. Режим доступа: для зарегистрир. пользователей. / HSC Chemistry. Версия 6.0: programma / Outokumpu Research Oy. Finlyandya. 2006. URL: https://www.hsc-chemistry.com. Rezhim dostupa: dlya zaregistrir. polzovateley.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Композиты на основе вольфрамовой капиллярно-пористой структуры
со стальной и никелевой матрицами, полученные методом пропитки

Н. С. Попов, А. Н. Сучков, М. Ю. Жарков, В. О. Кириллова,
В. В. Душик, П. С. Джумаев, А. А. Баженов, Н. Р. Ишбаев

Рассмотрен способ объединения капиллярно-пористой структуры (КПС) из вольфрамового волокна и стали (материала основы токамака) в единый композит. Композит получен способом пропитки расплавом — литьём в изложницу и инфильтрацией погружением. Проведён анализ структурно-фазового состояния композитов с матрицами из сталей 20Х13, AISI 316LN и Ni34Fe. В структуре композитов со стальной матрицей обнаружены интерметаллиды Fe7W6 на границе вольфрамового волокна и в объёме стальной матрицы, пересыщенной по содержанию вольфрама. В случае композита с матрицей Ni34Fe структура композита состоит из вольфрамового волокна и твёрдого раствора γ-(Ni,Fe,W). Исследованы методы защиты вольфрама от взаимодействия с расплавами сталей в виде барьерных покрытий W2C, Cr и Ni34Fe при длительном и кратковременном контакте с расплавом стали AISI 316LN.

Ключевые слова: сталь, вольфрам, композит, компоненты обращённые к плазме.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-19-31
Попов Никита Сергеевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), инженер, специалист в области композитных материалов и обращённых к плазме элементов. E-mail: NSPopov@mephi.ru.
Сучков Алексей Николаевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), кандидат технических наук, и.о. заместитель заведующего кафедрой, специалист в области объёмных аморфных материалов. E-mail: ANSuchkov@mephi.ru.
Жарков Михаил Юрьевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), инженер, специалист в области обращённых к плазме материалов. E-mail: zharkov_my@nikiet.ru.
Кириллова Вероника Олеговна — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), магистр, специализируется на паяных соединениях разнородных материалов. E-mail: vok11012002@gmail.com.
Душик Владимир Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук” (119991, Москва, Ленинский пр., 31, к. 4), кандидат химических наук, специалист по методам нанесения покрытий из карбида вольфрама. E-mail: v.dushik@gmail.com.
Джумаев Павел Сергеевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), кандидит технических наук, специалист по методам нанесения металлических покрытий и ионно-плазменной обработке поверхности. E-mail: PSDzhumaev@mephi.ru.
Баженов Александр Алексанрович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), аспирант, специалист электронной микроскопии. E-mail: AABazhenov@mephi.ru.
Ишбаев Никита Русланович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское шоссе, 31), бакалавр, специализируется на композитных материалах на основе вольфрама. E-mail: Mrkita5105@mail.ru.
Ссылка на статью:
Попов Н.С., Сучков А.Н., Жарков М.Ю., Кириллова В.О., Душик В.В., Джумаев П.С., Баженов А.А., Ишбаев Н.Р. Композиты на основе вольфрамовой капиллярно-пористой структуры со стальной и никелевой матрицами, полученные методом пропитки. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 19 – 31. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-19-31
Литература содержит 22 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Попов Н.С., Сучков А.Н., Жарков М.Ю., Кириллова В.О., Душик В.В., Джумаев П.С., Баженов А.А., Ишбаев Н.Р. Композиты на основе вольфрамовой капиллярно-пористой структуры со стальной и никелевой матрицами, полученные методом пропитки. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 19 – 31. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-19-31
  1. Rindt P., Van Den Eijnden J.L., Morgan T.W. et al. Power handling limit of liquid lithium divertor targets. Nucl. Fusion, 2018, v. 58, no. 10, art. 104002.
  2. Gago M., Kreter A., Unterberg B. et al. Synergistic effects of particle and transient heat loads on ITER-grade tungsten. Physica Scripta, 2020, v. 2020, art. 014007.
  3. Красильников А.В., Коновалов С.В., Бондарчук  Э.Н. и др. Токамак с реакторными технологиями (TRT): концепция, миссии, основные особенности и ожидаемые характеристики. Физика плазмы, 2021, т. 47, № 11, с. 970 – 985. / Krasilnikov A.V., Konovalov S.V., Bondarchuk E.N. et al. Tokamak with reactor technologies (TRT): concept, missions, key distinctive features and expected characteristics. Plasma Physics Reports, 2021, v. 47, no. 11, pp. 970 – 985.
  4. Мазуль И.В. Гиниятулин Р.Н., Кавин А.А. и др. Обращенные к плазме компоненты токамака TRT. Физика плазмы, 2021. т. 47, № 12. с. 1103 – 1122. / Mazul I.V., Giniyatulin R.N., Kavin A.A. et al. Plasma-facing components of the TRT tokamak. Plasma Physics Reports, 2021, v. 47, no. 12, pp. 1220 – 1237.
  5. Писарев А.А., Вертков А.В., Жарков М.Ю. и др. Текущий жидкий литий как материал, обращённый к плазме. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2024, т. 47, №. 1, с. 15 – 28. / Pisarev А.А., Vertkov А.V., Zharkov M.Yu. et al. Flowing liquid lithium as a plasma facing material. Phys. Atom. Nuclei, 2024, v. 87, no. 1, pp. S26-S36.
  6. Zuo G.Z., Hu J.S., Li J.G. et al. First results of lithium experiments on EAST and HT-7. Journal of Nuclear Materials, 2011, v. 415, no. 1, pp. S1062–S1066.
  7. Evtikhin V.A., Vertkov A.V., Lyublinski I.E. et al. Research of lithium capillary-pore systems for fusion reactor plasma facing components. Journal of Nuclear Materials, 2002, v. 307–311, pp. 1664 – 1669.
  8. Hu J.S., Zuo G.Z., Li L. et al. Recent progress in the development of liquid metal plasma facing components for magnetic fusion devices. Nuclear Materials and Energy, 2024, v. 41, art. 101776.
  9. Rindt P., Morgan T.W., Jaworski M.A. et al. Conceptual design of a liquid-metal divertor for the European DEMO. Fusion Engineering and Design, 2021, v. 173, art. 112812.
  10. Yuan C., Ye Z., Liu J. et al. The design of 3D-printing liquid lithium divertor target plate and its interaction with high-density plasma. Plasma Science and Technology, 2024, v. 26, art. 85602.
  11. Oyarzabal E., Tabarés F.L., Liniers M. et al. Comparative study of different Sn wetted W CPSs exposed to NBI fluxes in the OLMAT facility. Fusion Engineering and Design, 2023, v. 190, art. 113711.
  12. Пискарев П.Ю., Мазуль И.В., Маханьков А.Н. и др. Компоненты, обращённые к плазме, в проекте ТРТ: конструкция, материалы и технологии. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2024, т. 47, № 1, с. 41 – 53 / Piskarev P., Mazul I., Makhankov A. et al. Plasma-facing components in the trt project: design, materials and technologies, Phys. Atom. Nuclei, 2024, v. 87, no. 1, pp. S48-S59
  13. Zhou S., Wang L., Liang Y-J. et al. A strategy to achieve high-strength WNiFe composite-like alloys with low W content by laser melting deposition. Materials & Design, 2020, v. 190, art. 108554.
  14. Zhang Z., Qu J., Zhang Z. et al. Insights into the microstructure, property, and metallurgy mechanism of 93WNiFe/steel diffusion bonding joint utilizing a NiFeW solid solution interlayer. Materials Characterization, 2023, v. 204, art. 113220.
  15. Nagura M., Kondo M., Suzuki A. et al. Experimental study on corrosion of ceramic materials in natural convection lithium loop. Fusion Science and Technology, 2007, v. 52, no. 3, pp. 630 – 634.
  16. Popov N., Suchkov A., Zharkov M. et al. Interaction of iron melt with tungsten and WFe composite structure evolution. NUCET, 2024, v. 10, no. 3, pp. 189 – 198.
  17. Popov N., Suchkov A., Zharkov M. et al. Tungsten wires with steel matrix composite: wetting and infiltration by steel melt. NUCET, 2025, v. 11, no. 1, pp. 43 – 53.
  18. Попов Н.С., Сучков А.Н., Жарков М.Ю., Кириллова В.О. Расчет допустимого теплового потока для композита вольфрам – сталь (WSS) энергонапряженного элемента термоядерного реактора. Черные металлы, 2025, no. 1, c. 57 – 63. / Popov N.S., Suchkov A.N., Zharkov M.Yu. et al. Raschet dopustimogo teplovogo potoka dlya kompozita vol’fram - stal’ (WSS) energonapryazhennogo elementa termoyadernogo reaktora [Calculation of permissible heat flux for tungsten-steel (WSS) composite of energy-stressed element of thermonuclear reactor]. Chernye metally [Ferrous metals], 2025, no. 1, pp. 57 – 63. (In Russ.).
  19. Forrest R.A., Tabasso A, Danani C et al. Handbook of activation data calculated using EASY-2007. Abingdon, EURATOM/UKAEA Fusion Association Culham Science Centre, 2009, 666 p.
  20. Reeber R.R., Wang K. Thermophysical properties of α‐tungsten carbide. Journal of the American Ceramic Society, 1999, v. 82, no. 1, pp. 129 – 135.
  21. Tripathy H., Sudha C., Paul V.T. et al. High temperature thermophysical properties of spark plasma sintered tungsten carbide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2022, v. 104, art. 105804.
  22. Dushik V.V., Rozhanskii N.V., Lifshits V.O. et al. The formation of tungsten and tungsten carbides by CVD synthesis and the proposed mechanism of chemical transformations and crystallization processes. Materials Letters, 2018, v. 228, pp. 164 – 167.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Волокнистые матрицы с гидрофильной поверхностью для транспорта лекарственных веществ на основе поли(3-гидроксибутирата) и поли(2-гидроксиэтилметакрилата)

С. Н. Холуйская, А. А. Ольхов, Р. Ю. Косенко,
В. С. Маркин, А. Г. Филатова, Ю. Н. Зернова,
Г. М. Мухаметова, А. Л. Иорданский

Исследованы морфология и кинетические зависимости высвобождения модельного лекарственного вещества — фурацилина волокнистыми матрицами поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) с покрытием поли(2-гидроксиэтилметакрилата) (ПГЭМА). Волокна ПГБ были получены методом электроформования. В рамках выполнения исследования разработан способ и проведена оптимизация условий получения композиционного материала (КМ) на основе ПГЭМА и ультратонких волокон биополимера ПГБ. КМ получен методом полимеризационного наполнения путем каталитической полимеризации ГЭМА на поверхности волокон ПГБ. Также в условиях полимеризации in situ получены материалы с инкапсулированным в матрице ПГЭМА модельным лекарственным веществом (ЛВ) — фурацилином с концентрацией 0,05 – 1 масс. %. Изучена динамика диффузионно-транспортных процессов фурацилина и гидролитических реакций полученного волокнистого материала методами химической кинетики. Методом сканирующей электронной микроскопии показано каким образом инкапсуляция фурацилина в композитных волокнах на основе ПГБ-ПГЭМА меняет структурные характеристики материалов и влияет на динамику высвобождения лекарственных веществ. Покрытие ПГЭМА наносили на волокна путем пропитки в мономере с катализатором и последующей полимеризацией ГЭМА. Инкапсуляция волокон ПГБ гидрофильным ПГЭМА приводит к существенному росту сорбционной емкости по воде (в 7 раз). Установлено, что небольшие концентрации фурацилина слабо влияют на сорбцию воды. При этом начальная скорость поглощения воды растет с увеличением концентрации лекарственного вещества. Наполнение мономера ГЭМА фурацилином в процессе формирования полимерного покрытия влияет на транспортные характеристики волокнистых материалов. Показано, что кинетика высвобождения фурацилина является диффузионным процессом II типа, при котором скорость набухания контролируется временем релаксации макромолекулярных цепей. Кинетические профили высвобождения фурацилина из композитных волокон характеризуются начальным, нелинейным во времени, участком и последующим линейным участком десорбции, что обусловлено комбинацией диффузионной и кинетической составляющей. Полученные в работе результаты могут быть использованы для создания матриц контролируемого высвобождения лекарственных и биологически-активных веществ.

Ключевые слова: ультратонкие волокна, электроформование, полимерные покрытия, морфология, поли-3-гидроксибутират, поли(2-гидроксиэтилметакрилат), сорбция воды, гидрофильность, лекарственные вещества, фурацилин, высвобождение, диффузия.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-32-42
Холуйская Светлана Николаевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области катализа окислительно-восстановительных процессов. E-mail: s_n_khol@mail.ru.
Ольхов Анатолий Александрович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики м. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), доктор химических наук, заведующий лабораторией диффузионных явлений в полимерных системах; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (115054, Москва, Стремянный пер., 36), ведущий научный сотрудник, профессор, специалист в области физико-химии и технологии полимеров и композитов. E-mail: aolkhov72@yandex.ru.
Косенко Регина Юделевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области диффузии полимеров. E-mail: vadim-parfenov5@rambler.ru.
Маркин Валерий Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области диффузии полимеров. E-mail: super.vmarkin@yandex.ru.
Филатова Анна Григорьевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области структуры полимеров. E-mail: filatovaanna1@mail.ru.
Зернова Юлия Николаевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области электроформования полимеров. E-mail: zernova_julia@mail.ru.
Мухаметова Гульназ Мунировна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), научный сотрудник, специалист в области синтеза полимеров. E-mail: marinesko-2@mail.ru.
Иорданский Алексей Леонидович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), доктор химических наук, главный научный сотрудник, специалист в области структуры и диффузии полимеров. E-mail: aljordan08@gmail.com.
Ссылка на статью:
Холуйская С.Н., Ольхов А.А., Косенко Р.Ю., Маркин В.С., Филатова А.Г., Зернова Ю.Н., Мухаметова Г.М., Иорданский А.Л. Волокнистые матрицы с гидрофильной поверхностью для транспорта лекарственных веществ на основе поли(3-гидроксибутирата) и поли(2-гидроксиэтилметакрилата). Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 32 – 42. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-32-42
Литература содержит 18 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Холуйская С.Н., Ольхов А.А., Косенко Р.Ю., Маркин В.С., Филатова А.Г., Зернова Ю.Н., Мухаметова Г.М., Иорданский А.Л. Волокнистые матрицы с гидрофильной поверхностью для транспорта лекарственных веществ на основе поли(3-гидроксибутирата) и поли(2-гидроксиэтилметакрилата). Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 32 – 42. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-32-42
  1. Adnan M., Siddiqui A.J., Ashraf S.A., Snoussi  M., Badraoui R., Alreshidi M., Elasbali A.M., Al-Soud W.A., Alharethi S.H., Sachidanandan M., Patel  M. Polyhydroxybutyrate (PHB)-based biodegradable polymer from agromyces indicus: Enhanced production, characterization, and optimization. Polymers (Basel), 2022, v. 14, no. 19, art. 3982. https://doi.org/10.3390/polym14193982
  2. Karpova S.G., Olkhov A.A., Varyan I.A., Shilkina N.G., Berlin A.A., Popov A.A., Iordanskii A.L. Biocomposites based on electrospun fibers of poly(3-hydroxybutyrate) and nanoplatelets of graphene oxide: Thermal characteristics and segmental dynamics at hydrothermal and ozonation impact. Polymers, 2023, v. 15, no. 20, art. 4171. https://doi.org/10.3390/polym15204171
  3. Tu W., Maksym P., Kaminski K., Chat K., Adrjanowicz  K. Free-radical polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) supported by a high electric field. Polym. Chem., 2022, no.13, pp.2850 – 2859. https://doi.org/10.1039/D2PY00320A
  4. Lao H.K., Renard E., Linossier I., Langlois V., Valle´e-Rehel K. Modification of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) film by chemical graft copolymerization. Biomacromolecules, 2007, v.8 (2), pp. 416 – 423. https://doi.org/10.1021/bm0609700
  5. Lao H.K., Renard E., Langlois V., Valle´e-Rehel K., Linossier I. Surface functionalization of PHBV by HEMA graftingvia UV treatment: Comparison with thermal free radical polymerization. Journal of Applied Polymer Science, 2010, v. 116, pp. 288 – 297. https://doi.org/10.1002/app.31507
  6. Lanzalaco S., Armelin E. Poly(N-isopropylacrylamide) and copolymers: A review on recent progresses in biomedical applications. Gels, 2017, v. 4, no. 4, art. 36. https://doi.org/10.3390/gels3040036
  7. Karpova S.G., Olkhov A.A., Varyan I.A., Popov A.A., Iordanskii A.L. Effect of drug encapsulation and hydrothermal exposure on the structure and molecular dynamics of the binary system poly(3-hydroxybutyrate)-chitosan. Polymers, 2023, no. 15, art. 2260. https://doi.org/10.3390/polym15102260
  8. Fadeeva I.V., Deyneko D.V., Knotko A.V., Olkhov A.A., Slukin P.V., Davydova G.A., Trubitsyna T.A., Preobrazhenskiy I.I., Gosteva A.N., Antoniac I.V., Rau J.V. Antibacterial composite material based on polyhydroxybutyrate and Zn-doped brushite cement. Polymers, 2023, no. 15, art. 2106. https://doi.org/10.3390/polym15092106
  9. Zhou Y., Yang D., Gao X., Chen X., Xu Q., Lu F., Nie J. Semi-interpenetrating polymer network hydrogels based on water-soluble N-carboxylethyl chitosan and photopolymerized poly (2-hydroxyethyl methacrylate). Carbohydrate Polymers, 2009, v. 75, no. 2, pp. 293 – 298. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.07.024
  10. Kholuiskaya S.N., Olkhov A.A., Gradova M.A., Zernova Y.N., Iordanskii A.L., Karpova S.G. Nanofiber material with hydrophobic-hydrophilic properties based on poly(3-hydroxybutyrate) and poly(2-hydroxyethyl methacrylate). Nanobiotechnology Reports, 2022, v. 17, no. 1, pp. 98 – 105. https://doi.org/10.1134/S2635167622010074
  11. Marcinkowska A., Przadka D., Andrzejewska E. Modification of poly-HEMA with nonreactive POSS derivatives by in situ photopolymerization. J. of Thermal Analysis and Calorimetry, 2019, v. 138, pp. 1033 – 1047. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08178-9
  12. Спасов А.А., Холуйская С.Н., Воронкова М.П., Чепляева Н.И. Комплексное соединение оксова­надия (IV) с диметилсульфоксидом, обладающее антидиабетическим действием, и способ его получения. Патент РФ № 2559894 C1. Заявл. 10.09.2014 г. Опубл. 20.08.2015 г. ИХФ РАН, ВолгГМУ. Бюл. № 23. / Spasov A.A., Kholuiskaja  S.N., Voronkova M.P., Cheplyaeva N.I. Kompleksnoe soedinenie oksovanadiya (IV) s dimetilsul’foksidom, obladayushchee antidiabeticheskim dejstviem, i sposob ego polucheniya [Oxovanadium (IV) complex in dimethyl sulphoxide possessing antidiabetic action and method for producing it]. Patent № 2559894 RU. Declared 10.09.2014. Publ. 20.08.2015. (In Russ.).
  13. Ольхов А.А., Панкова Ю.Н., Гольдштрах М.А., Косенко Р.Ю., Маркин В.С., Ищенко А.А., Иорданский А.Л. Структура и диффузионные свойства пленок на основе смесей полиамид-полигидроксибутират. Материаловедение, 2015, № 10, с. 20 – 27. / Olkhov A.A., Pankova Yu.N., Goldshtrakh M.A., Kosenko R.Yu., Markin V.S., Ischenko A.A., Iordanskiy A.L. Structure and properties of films based on blends of polyamide–polyhydroxybutyrate. Inorganic Materials: Applied Research, 2016, v. 7, no. 4, pp. 471 – 477. https://doi.org/10.1134/s2075113316040249
  14. Иорданский А.Л., Бычкова А.В., Сорокина О.Н., Коварский А.Л., Косенко Р.Ю., Маркин В.С., Гумаргалиева К.З., Роговина С.З., Берлин А.А. Биоразлагаемые магнитоанизотропные композиты на основе поли(3-гидроксибутирата) и хитозана для контролируемого высвобождения лекарственных веществ. Доклады Академии наук, 2014, т. 457, № 1, с. 61 – 63. / Iordanskii A.L., Bychkova A.V., Sorokina O.N., Kovarskii A.L., Kosenko R.Yu, Markin  V.S., Gumargalieva K.Z., Rogovina S.Z., Berlin A.A. Magnetically anisotropic biodegradable composites based on poly(3-hydroxybutyrate) and chitosan for controlled drug release. Dokl. Phys. Chem., 2014, v. 457, pp. 97 – 99. https://doi.org/10.1134/S001250161407001X
  15. Nikitin A.V., Kholuiskaja S.N., Rubailo V.L. An ionic complex of VO2+ as a catalyst for the alcoholysis of epoxides and unsaturated ketones. J. Chem. Research (S), 1994, № 9, pp. 358 – 359.
  16. Usurelu C.D., Badila S., Frone A.N., Panaitescu D.M. Poly(3-hydroxybutyrate) nanocomposites with cellulose nanocrystals. Polymers (Basel), 2022, v. 14, no. 10, art. 1974. https://doi.org/10.3390/polym14101974
  17. Холуйская С.Н., Филатова А.Г., Дубровский С.А. Исследование морфологии сетчатого материала, полу­ченного каталитической полимеризацией 2-гидрокси­этилметакрилата. Поверхность. Рентге­новские, синхротронные и нейтронные исследования, 2014, № 9, с. 27 – 32. / Kholuiskaya S.N., Filatova A.G., Dybrovskiy S.A. Study of the morphology of network material obtained by the catalytic polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate. Journal of Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2014, v. 8, pp. 859 – 863.
  18. Gumargalieva K.Z, Rubailo V.L., Butaeva A.B., Kholuiskaya S.N., Nikitin A.V. Biocompatible material for the implants and the method of its synthesis. Patent PCT/RV94/00209 W095/26760. Publ. October 12, 1995.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Модификация поверхности Cu – Ti покрытий обработкой в минеральных кислотах

А. А. Бурков, М. И. Дворник, А. Ю. Быцура, М. А. Кулик, П. А. Ильченко

Ранее была предложена методика нанесения износостойких антибактериальных Cu – Ti покрытий для титанового сплава Ti6Al4V путем его электроискровой обработки в медных и титановых гранулах. Травление Cu – Ti покрытий минеральными кислотами позволяет модифицировать состав и структуру их поверхностного слоя. В настоящей работе исследовано изменение фазового и химического состава; шероховатости и структуры поверхности; угла смачиваемости и свободной поверхностной энергии покрытий с соотношением титана и меди от 10 до 90 % после воздействия на них растворами азотной и плавиковой кислот. По данным энергодисперсионного анализа, применение азотной кислоты сокращает концентрацию меди в Cu-Ti покрытиях, тогда как плавиковая кислота уменьшает концентрацию титана. Показано, что в результате травления Cu – Ti покрытий их шероховатость возросла до 15 % в азотной кислоте и до 28 % после обработки в плавиковой кислоте. Травление в плавиковой кислоте привело к увеличению ширины трещин до 5,26 мкм и повышению степени текстурирования поверхности покрытий до 7 %. Показано, что угол смачиваемости водой увеличился после обработки в обеих кислотах, и в случае HF составил более 90°, что привело к снижению свободной поверхностной энергии до 41 %. В целом, травление Cu – Ti покрытий минеральными кислотами позволяет регулировать концентрацию меди в их структуре, приводит к повышению степени текстурирования поверхности и придает ей гидрофобные свойства.

Ключевые слова: Cu – Ti покрытие, электроискровое легирование, травление, шероховатость, угол смачиваемости водой, свободная поверхностная энергия, степень текстурирования.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-43-53
Бурков Александр Анатольевич — Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией, специалист в области электроискрового легирования и нанесения покрытий на металлические материалы. E-mail: burkovalex@mail.ru.
Дворник Максим Иванович — Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат технических наук, заведующий лабораторией, старший научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии. E-mail: maxxxx80@mail.ru.
Быцура Александра Юрьевна — Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), младший научный сотрудник, специалист в области коррозии материалов. E-mail: alex_btsr@mail.ru.
Кулик Мария Андреевна — Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), младший научный сотрудник, специалист в области металлографии. E-mail: marijka80@mail.ru.
Ильченко Петр Андреевич — Дальневосточный государственный медицинский университет (680000, Хабаровск,. ул. Муравьева-Амурского, 35), аспирант, старший преподаватель, специалист в области биоматериалов. E-mail:
liqify@mail.ru.
Ссылка на статью:
Бурков А.А., Дворник М.И., Быцура А.Ю., Кулик М.А., Ильченко П.А. Модификация поверхности Cu – Ti покрытий обработкой в минеральных кислотах. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 43 – 53. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-43-53
Литература содержит 29 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Бурков А.А., Дворник М.И., Быцура А.Ю., Кулик М.А., Ильченко П.А. Модификация поверхности Cu – Ti покрытий обработкой в минеральных кислотах. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 43 – 53. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-43-53
  1. Geetha M., Singh A.K., Asokamani R. Gogia A.K. Ti based biomaterials, the ultimate choice for orthopaedic implants — a review. Progress in materials science, 2009, v. 54, no. 3, pp. 397 − 425.
  2. Gepreel M.A.H., Niinomi M. Biocompatibility of Ti-alloys for long-term implantation. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2013, v. 20, pp. 407 − 415.
  3. Sánchez-López J.C., Rodríguez-Albelo M., Sánchez-Pérez M. Ti6Al4V coatings on titanium samples by sputtering techniques: Microstructural and mechanical characterization. Journal of Alloys and Compounds, 2023, v. 952, art. 170018.
  4. Banerjee R., Das S., Mukhopadhyay K., Nag S. Involvement of in vivo induced cheY-4 gene of Vibrio cholerae in motility, early adherence to intestinal epithelial cells and regulation of virulence factors. FEBS Letters, 2002, v. 532, no. 1-2, pp. 221 − 226.
  5. Olmedo D., Fernández M.M., Guglielmotti M.B. Macrophages related to dental implant failure. Implant Dentistry, 2003, v. 12, no. 1, pp. 75 − 80.
  6. Zhao L., Chu P. K., Zhang Y. Antibacterial coatings on titanium implants. Journal of Biomedical Materials Research. Part B: Applied Biomaterials, 2009, v. 91, no. 1, pp. 470 − 480.
  7. Tian J., Xu K., Hu J. Durable self-polishing antifouling Cu-Ti coating by a micron-scale Cu/Ti laminated microstructure design. Journal of Materials Science & Technology, 2021, v. 79, pp. 62 − 74.
  8. Zhang J.Q., Cao S., Liu Y., Bao M.M. Tribo corrosion behavior of antibacterial Ti–Cu sintered alloys in simulated biological environments. Rare Metals, 2022, v. 41, no. 6, pp. 1921 − 1932.
  9. Adamiak B., Wiatrowski A., Domaradzki J. Preparation of multicomponent thin films by magnetron co-sputtering method: The Cu-Ti case study. Vacuum, 2019, v. 161, pp. 419 − 428.
  10. Jin X., Gao L., Liu E. Microstructure, corrosion and tribological and antibacterial properties of Ti–Cu coated stainless steel. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2015, v. 50, pp. 23 − 32.
  11. Wojcieszak D., Kaczmarek D., Antosiak A. Influence of Cu–Ti thin film surface properties on antimicrobial activity and viability of living cells. Materials Science and Engineering, 2015, v. 56, pp. 48 − 56.
  12. Zhu Y., Yan M., Zhang Q., Wang Q. Effects of the prefabricated Cu-Ti film on the microstructure and mechanical properties of the multiphase coating by thermo plasma nitriding on C17200 Cu alloy. Coatings, 2019, v. 9, no. 11, art. 694.
  13. Wang Z.Q., Wang X.R. Microstructure and flame-retardant properties of Ti-Cu coating on Tc11 prepared via electrospark deposition. Material Engineering and Mechanical Engineering: Proceedings of Material Engineering and Mechanical Engineering (MEES2015), 2016, pp. 1283 − 1291.
  14. Radek N. Experimental investigations of the Cu-Mo and Cu-Ti electro-spark coatings modified by laser beam. Advances in Manufacturing Science and Technology, 2008, v. 32, no. 2, pp. 53 − 68.
  15. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легирования. Владивосток, Дальнаука, 1995, 323 c. / Verkhoturov A.D. Formirovaniye poverkhnostnogo sloya metallov pri elektroiskrovom legirovaniya. Vladivostok, Dal’nauka Publ., 1995, 323 p. (In Russ.).
  16. Верхотуров А.Д., Гитлевич А.Е., Михайлов В.В. Борис Романович Лазаренко − автор выдающихся открытий в технике XX века. Учёный и организатор науки (к 100-летию со дня рождения). Электронная обработка материалов, 2011, т. 47, № 1, c 116 − 147. / Verkhoturov A.D., Gitlevich A.Ye., Mikhaylov V.V. Boris Romanovich Lazarenko − avtor vydayushchikhsya otkrytiy v tekhnike XX veka. Uchonyy i organizator nauki (k 100-letiyu so dnya rozhdeniya) [Boris Romanovich Lazarenko is the author of outstanding discoveries in 20th century technology. Scientist and organizer of science (for the 100th anniversary of his birth)]. Elektronnaya obrabotka materialov [Electronic Processing of Materials], 2011, v. 47, no. 1, pp. 116 − 147. (In Russ.).
  17. Kayali Y., Yalçin M. C., Buyuksagis A. Effect of electro spark deposition coatings on surface hardness and corrosion resistance of ductile iron. Canadian Metallurgical Quarterly, 2023, v. 62, no. 3, pp. 483 − 496.
  18. Zhao H., Gao C., Guo C. In-situ TiC-reinforced Ni-based composite coatings fabricated by ultrasonic-assisted electrospark powder deposition. Journal of Asian Ceramic Societies, 2022, v. 11, no. 3, pp. 26 − 38.
  19. Burkov A.A., Pyachin S.A. Formation of WC–Co coating by a novel technique of electrospark granules deposition. Materials & Desig, 2015, v. 80, pp. 109 − 115.
  20. Бурков А.А. Получение аморфных покрытий электроискровой обработкой стали 35 в смеси железных гранул с CrMoWCBSi порошком. Обработка металлов: технология, оборудование, инструмент, 2019, т. 21, № 4, c. 19 − 30. / Burkov  A.A. Polucheniye amorfnykh pokrytiy elektroiskrovoy obrabotkoy stali 35 v smesi zheleznykh granul s CrMoWCBSi poroshkom [Production of amorphous coatings by electric spark treatment of steel 35 in a mixture of iron granules with CrMoWCBSi powder]. Obrabotka metallov: tekhnologiya, oborudovaniye, instrument [Metalworking: Technology, Equipment, Tools], 2019, v. 21, no. 4, pp. 19 − 30. (In Russ.).
  21. Бурков А.А. Одностадийное осаждение Ti–Cu покрытия электроискровой обработкой титанового сплава Ti6Al4V анодом из медных и титановых гранул. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 2023, т. 20, № 3, c. 372 – 380. / Burkov A.A. Odnostadiynoye osazhdeniye Ti–Cu pokrytiya elektroiskrovoy obrabotkoy titanovogo splava Ti6Al4V anodom iz mednykh i titanovykh granul [Single–stage deposition of Ti-Cu coating by electric spark treatment of titanium alloy Ti6Al4V with an anode of copper and titanium granules]. Fundamental’nyye problemy sovremennogo materialovedeniya [Fundamental Problems of Modern Materials Science], 2023, v. 20, no. 3, pp. 372 – 380. (In Russ.).
  22. Burkov A.A., Chigrin P.G., Dvornik M.I. Electrospark CuTi coatings on titanium alloy Ti6Al4V: Corrosion and wear properties. Surface and Coatings Technology, 2023, v. 469, art. 129796.
  23. Burkov A.A., Kulik M.A. Wear-resistant and anticorrosive coatings based on chrome carbide Cr7C3 obtained by electric spark deposition. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2020, v. 56, no. 6, pp. 1217 − 1221.
  24. Li Y.C., Zhang W.W., Wang Y., Zhang X.Y. Effect of spray powder particle size on the bionic hydrophobic structures and corrosion performance of Fe-based amorphous metallic coatings. Surface and Coatings Technology, 2022, v. 437, art. 128377.
  25. Kwok D.Y., Neumann A.W. Contact angle measurement and contact angle interpretation. Advances in Colloid and Interface Science, 1999, v. 81, no. 3, pp. 167 − 249.
  26. Cassie A.B.D., Baxter S. Wettability of porous surfaces. Transactions of the Faraday Society, 1944, v. 40, pp. 546 − 551.
  27. Третьякова Ю.Д. Неорганическая химия. Москва, Академия, 2007, т. 3, 352 с. / Tret’yakova Yu.D. Neorganicheskaya khimiya [Inorganic Chemistry]. Moscow, Akademiya Publ., 2007, v. 3, 352 p. (In Russ.).
  28. Burkov A.A., Nikolenko S.V., Chigrin P.G., Kulik  M.A., Krutikova V.O., Karpenko A.A. Liquid-phase hydrothermal deposition of MoS2 into TiAl coatings on Ti6Al4V alloy. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 421, art. 127379.
  29. Xu Y., Tian M., Hu C. Structural, electronic, mechanical, and thermodynamic properties of Cu–Ti intermetallic compounds: First-principles calculations. Solid State Communications, 2022, v. 352, art. 114814.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Синтез нового мономера 2-аллилоксикарбонилпарациклопропилстирола, его сополимеризация со стиролом и свойства

К. Г. Гулиев, Д. Р. Нуруллаева, Р. В. Асадов

Путем взаимодействия 2-хлорангидрида п-циклопропилстирола с аллилхлоридом получен новый циклопропановый мономер — 2-аллилоксикарбонилциклопропилстирол, содержащий фотосшиваемые фрагменты в боковой цепи. Исследованы закономерности процесса сополимеризации синтезированного нового мономера со стиролом, которая проводилась в растворе бензола при температуре 60 °С в атмосфере азота с использованием динитрила азоизобисмасляной кислоты в качестве инициатора свободных радикалов. В результате были получены сополимеры различного состава с выходом 85 %. Выявлено, что сополимеризация протекает гладко, без индукционного периода. Это, вероятно, связано с наличием сопряжения циклопропанового цикла с заместителями винильного фрагмента данного мономера. Определены константы сополимеризации и рассчитаны Q – e параметры по уравнению Алфрея – Прайса. На основании данных ИК-спектроскопии и протонного магнитного резонанса (ПМР) установлена структура полученных сополимеров и также выявлено, что сополимеризация протекает только по винильной группе, а заместители остаются в боковой цепи незатронутыми. В результате изучения фотохимического структурирования сополимера установлено, что процесс сшивки происходит в аллильных и циклопропановых фрагментах. Выявлено, что с увеличением в составе сополимера циклопропильных и аллильных блоков скорость сшивки возрастает. На основании данных ИК-спектров показано, что в результате сшивки аллильных и циклопропановых групп образуются циклобутановые и циклогексановые фрагменты, соответственно. Показано, что после структурирования полученный сополимер становится нерастворимым. Полученный сополимер обладает достаточно высокой фоточувствительностью (53,5 см2·Дж–1) и высоким показателем преломления, что открывает возможности его использования в оптике и в качестве фоточувствительной основы фоторезиста негативного типа.

Ключевые слова: фоточувствительность, циклопропан, прозрачность, УФ-спектроскопия, радикальная полимеризация.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-54-59
Гулиев Казым Гафар оглы — Институт полимерных материалов
Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (Az5004, Азербайджан, Сумгайыт, ул. С. Вургуна, 124), доктор химических наук, исполнительный директор института, руководитель лаборатории, специалист в области полимерной химии. E-mail: ipoma@science.az.
Нуруллаева Дильбар Рушан кызы — Институт полимерных материалов Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (Az5004, Азербайджан, Сумгайыт, ул. С. Вургуна, 124), руководитель отдела, специалист в области полимерной химии. E-mail: ipoma@science.az.
Асадов Роман Валерьевич — Институт полимерных материалов Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (Az5004, Азербайджан, Сумгайыт, ул. С. Вургуна, 124), научный сотрудник, специалист в области полимерной химии. E-mail: ipoma@science.az.
Ссылка на статью:
Гулиев К.Г., Нуруллаева Д.Р., Асадов Р.В. Синтез нового мономера 2-аллилоксикарбонилпарациклопропилстирола, его сополимеризация со стиролом и свойства. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 54 – 59. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-54-59
Литература содержит 16 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Гулиев К.Г., Нуруллаева Д.Р., Асадов Р.В. Синтез нового мономера 2-аллилоксикарбонилпарациклопропилстирола, его сополимеризация со стиролом и свойства. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 54 – 59. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-54-59
  1. Crivello J.V., Reichmanis E. Photopolymer materials and processes for advanced technologies. Chem. Mater., 2014, v. 26, no. 1, pp. 533 – 548.
  2. Lin Q. Polymeric electronic materials for micro­electronics manufacturing: A review. Polym., 2023, v. 286, art. 126395.
  3. Ryspayeva A., Zhakeyev A., Desmulliez M.P.Y., Marques-Hueso J. Multimaterial 3D printing technique for electronic circuitry using photopolymer and selective metallization. Adv. Eng. Mater., 2022, v. 24, no. 12, art. 2270048.
  4. Nakamura K. Photopolymers: Photoresist materials, processes, and applications. Boca Raton, CRC Press, 2015, 189 p.
  5. Deqing Z., Cheng L., Guanxin Z., Jianwu T., Zitong L. Phototunable and photopatternable polymer semiconductors. Acc. Chem. Res., 2024, v. 56, no. 4, pp. 625 – 635.
  6. Akeel Q., Shareen S., Taimoor I., Hassan A., Liu X., Shen  R., Tianjin S., Hongsheng X., Yuheng W., Ziyang H. Recent advancements in polymer-based photodetector: A comprehensive review. Sens. Actuators A: Phys., 2024, v. 370, art. 115267.
  7. Fu M.-C., Higashihara T., Ueda M. Recent progress in thermally stable and photosensitive polymers. Polym. J., 2018, v. 50, no. 1, pp. 57 – 76.
  8. Chen D., Cheng Y., Shi L., Gao X., Huang Y., Du Z. Design, synthesis, and antimicrobial activity of amide derivatives containing cyclopropane. Molecules. 2024, v. 29, no. 17, art. 4124.
  9. Wang N., Zhao J.X., Yue J.M. Total synthesis of cyclopropane-containing natural products: recent progress (2016–2024). Org. Chem. Front., 2025, v. 12, no. 7, pp. 2439 – 2456.
  10. Гулиев К.Г., Рзаева А.Э., Гулиев А.М. Синтез фоточувствительных циклопропансодержащих полимеров. Журнал прикладной химии, 2019, т. 92, № 9, с. 1131 – 1139. / Guliyev K.G., Rzayeva A.E., Guliyev A.M. Synthesis of photosensitive cyclopropane-containing polymers. Russ. J. Appl. Chem., 2019, v. 92, no. 9, pp. 1215 – 1222.
  11. Glazyrin A.B., Abdullin M.I., Atnabaeva E.R., Sultanova R.M., Volodina V.P., Dokichev V.A. Synthesis and characterization of new polymers containing cyclopropane groups. Polym. Bull., 2019, v. 76, no. 7, pp. 3643 – 3657.
  12. Pham P., Oliver S., Wong E.H.H., Boyer C. Design of antimicrobial polymers. Macromol. Chem. Phys., 2023, v. 224, no. 3, art. 2200226.
  13. Du D., Ji C., Zheng S., Chen Y., Cai H., Li Z., Yan D., Teng H. Synthesis of difluorocyclopropanes via visible-light-mediated [1+2] cycloaddition of diazo esters with gem-difluoroalkenes and evaluation of their antifungal activity. Adv. Synth. Catal., 2024, v. 366, no. 8, pp. 1738 – 1743.
  14. Wang R., Ksebati M.B., Drach J.C., Zemlicka J. Synthesis and antiviral activity of methylenedifluorocyclopropane analogues of nucleosides. Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids., 2001, v. 20, no. 4 – 7, pp. 329 – 332.
  15. Гулиев К.Г., Вахабова В.Э.Радикальная сополиме­ризация пара-аминофенилциклопропилметакрилата с метилметакрилатом. Журнал прикладной химии, 2023, т. 96, № 5, с. 468 – 473. / Guliyev  K.G., Vahabova V.E. Radical copolymerization of p-amino­phenylcyclopropylmethyl methacrylate with methyl methacrylate. Russ. J. Appl. Chem. 2023, v. 96, no. 5, pp. 533 – 537.
  16. Кузнецов Е.В., Дивгун С.М., Бударина Л.А., Аввакумова Н.И., Куренков В.Ф. Практикум по химии и физике полимеров. Москва, Химия, 1977, 256 с. / Kuznecov E.V., Divgun S.M., Budarina L.A., Avvakumova N.I., Kurenkov V.F. Praktikum po himii i fizike polimerov [Practicum on chemistry and physics of polymers]. Moscow, Khimiya Publ., 1977, 256 p. (in Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез порошков композиций α-Si3N4-Lu2O3

В. В. Закоржевский, И. А. Шибаков, И. Д. Ковалев, Н. И. Мухина, М. Ю. Сенковенко

Рассмотрены закономерности синтеза композиций Si3N4-Lu2O3 методом СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез). В процессе исследований содержание оксида лютеция в композициях изменяли от 10 до 16 масс. %. Показано влияние оксида лютеция на температуру горения, морфологию и фазовый состав продуктов синтеза. Установлено, что при увеличении доли оксида лютеция в реакционной шихте, температура горения возрастает от 1526 до 1618 °С. Также определено, что по вертикальному сечению горящей шихты формируется градиент температур между центральной частью шихты и поверхностью, величина которого составляет 100 – 150 °С. Методом рентгенофазового анализа продуктов синтеза показано, что при увеличении доли оксида лютеция в шихте с 10 до 16 масс. % содержание альфа фазы нитрида кремния снижается с 97 до 95 масс. %. Оксидная составляющая представлена моносиликатом и дисиликатом лютеция. В приповерхностном слое спека преобладают пики дисиликата лютеция, а в центральной части спека моносиликат лютеция. Изучение морфологии частиц композиций показало, что при содержании 10 масс. % оксида лютеция композиция состоит из частиц равноосной формы размером 0,3 – 1 мкм и частиц удлиненной формы толщиной 0,2 – 0,5 мкм и длиной до 2 мкм. С ростом температуры горения происходит укрупнение частиц. Определены оптимальные условия синтеза композиций с высоким содержанием альфа фазы нитрида кремния. Изготовлены композиционные порошки с удельной поверхностью 7,2 – 8,7 м2/г и средним размером частиц 1,0 – 1,2 мкм.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, нитрид кремния, оксид лютеция, температура горения, морфология частиц, альфа-фаза.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-60-66
Закоржевский Владимир Вячеславович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), главный научный сотрудник, доктор технических наук, специалист в области материалообразующих процессов горения, порошковой металлургии, синтеза нитридов, карбидов и композиционных порошков на их основе, разработке СВС технологий. E-mail: zakvl@ism.ac.ru.
Шибаков Игорь Александрович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), младший научный сотрудник, пециалист в области синтеза нитрида кремния и композиционных порошков на его основе методом СВС. E-mail: shibakov@ism.ac.ru.
Ковалев Иван Дмитриевич — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области рентгеноструктурного анализа. E-mail: i-kovalev@ism.ac.ru.
Мухина Нина Илларионовна — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), инженер, специалист в области изучения микроструктуры и морфологии тугоплавких неорганических соединений полученных методом СВС.
Сенковенко Михаил Юрьевич — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), младший научный сотрудник, специалист в области разработки оборудования и оснастки процессов СВС. E-mail: mik@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Закоржевский В.В., Шибаков И.А., Ковалев И.Д., Мухина Н.И., Сенковенко М.Ю. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез порошков композиций a-Si3N4-Lu2O3. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 60 – 66. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-60-66
Литература содержит 15 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Закоржевский В.В., Шибаков И.А., Ковалев И.Д., Мухина Н.И., Сенковенко М.Ю. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез порошков композиций a-Si3N4-Lu2O3. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 60 – 66. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-60-66
  1. Heinrich J. D., Kruner H. Silicon nitride materials for engine applications. CFI: Ceram. Forum Int., 1995, v. 72, no. 4, pp. 167 – 174.
  2. Riley F.L. Silicon nitride and related materials. J. Am. Ceram. Soc., 2000, v. 83, no. 2, pp. 245 − 265.
  3. Klemm H. Silicon nitride for high-temperature applications. J. Am. Ceram. Soc., 2010, v. 93, no. 6, pp. 1501 – 1522. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03839.x
  4. Strobla S., Lubeb T., Supancicb P., Stoisera M., Schöppl O., Danzer R. Mechanical properties of silicon nitride rolling elements in dependence of size and shape. J. Eur. Ceram. Soc., 2014, v. 34, pp. 4167 – 4176. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.06.029
  5. Berroth K. Silicon nitride ceramics for product and process innovations. Adv. Sci. Tech., 2005, v. 65, pp. 70 – 77. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.65.70
  6. Ивахненко Ю.А., Варрик Н.М., Максимов В.Г. Высокотемпературные радиопрозрачные керами­ческие композиционные материалы для обтека­телей антенн и других изделий авиационной техники (обзор). Электронный научный журнал “Труды ВИАМ”, 2016, № 5 (41), c. 36 – 43. https://dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2016-0-5-6-6. / Ivahnenko YU.A., Varrik N.M., Maksimov V.G. Vysokotemperaturnye radioprozrachnye keramicheskie kompozicionnye materialy dlya obtekatelej antenn i drugih izdelij aviacionnoj tekhniki [High-temperature radio-transparent ceramic composite materials for antenna fairings and other aviation products]. Trudy VIAM: elektron. nauch.-tekhnich. zhurn. [Proceedings of VIAM: electron. scientific and technical journ.], 2016, v. 41, no. 5, pp. 36 – 43. (In Russ.).
  7. Tanabe S., Hirao K., Soga N. Elastic properties and molar volume of rare-earth aluminosilicate glasses. J. Am. Ceram. Soc., 1992, v. 75, no. 3, pp. 503 – 509. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb07833.x
  8. Nishimura T., Guo S., Hirosaki N., Mitomo M. Improving heat resistance of silicon nitride ceramics wih rare-earth silicon oxynitride. J. Ceram. Soc. Jpn., 2006, v. 114, pp. 880 – 887.
  9. Kondo N., Asayama M., Suzuki Y., Ohji T. High-temperature strength of sinter-forged silicon nitride with lutetia additive. J. Am. Ceram. Soc., 2003, v. 86, no. 8, pp. 1430 – 1432. https://doi.org/10.1111/j.1151- 2916.2003.tb03489.x
  10. Wang L., Roy S., Sigmund W., Aldinger F. In situ incorporation of sintering additives in Si3N4 powder by a combustion process. J. Eur. Ceram. Soc., 1999, v. 19, pp. 61 – 65. https://doi.org/10.1002/chin.199915293
  11. Чевыкалова Л.А., Келина И.Ю., Михальчик  И.Л., Плясункова Л.А., Аракчеев А.В., Закоржевский  В.В., Лорян В.Э. Керамический мате­риал на основе отечественныx композиционныx порош­ков нитрида кремния, полученных методом СВС. Новые огнеупоры, 2014, № 10, c. 31 – 36. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2014-10-31-36 / Chevykalova  L.A., Kelina I.Yu., Mikhal’chik I.L., Plyasunkova L.A., Arakcheev A.V., Zakorzhevskii  V.V., Loryan V.É. Ceramic material based on domestic silicon nitride powder prepared by an SHS method. Refract. Ind. Ceram., 2015, v. 55, no. 5, pp. 403 – 408. https://doi.org/10.1007/s11148-015-9734-3.
  12. Закоржевский B.B., Ковалев И.Д., Мухина Н.И. Закономерности структуро- и фазообразования при синтезе композиций AlN‒Al2O3‒Y2O3 в режиме горения. Новые огнеупоры, 2020, № 9, с. 32 − 36. / Zakorzhevskii V.V., Kovalev I.D., Mukhina N.I. Features of structure and phase formation during synthesis of AlN–Al2O3–Y2O3 composites in a combustion regime. Refractories and Industrial Ceramics, 2021, v. 61, no. 5, pp. 513 − 517. https://doi.org/10.1007/s11148-021-00513-8
  13. Ткачева И.И. Горячепрессованная керамика из ультрадисперсных композиционных порошков. Огнеупоры, 1994, № 2, c. 13 – 20. https://doi.org/10.1007/BF02226846 / Tkacheva I.I. Hot-pressed ceramics ultradisperse composite powders. Refractories, 1994, v. 35, pp. 55 – 63.
  14. Закоржевский В.В., Боровинская И.П., Чевыкалова Л.А., Келина И.Ю. Особенности син­теза композиций α-Si3N4-(MgO, Y2O3) в режиме горения. Порошковая металлургия, 2007, № 1-2, c. 10 – 14. https://doi.org/10.1007/s11106-007-0002-z / Zakorzhevskii V.V., Borovinskaya I.P., Chevykalova L.A., Kelina I.Yu. Combustion synthesis of α-Si3N4 – (MgO, Y2O3) composites. Powder Metall. Met. Ceram., 2007, v. 46, no. 1-2, pp. 8 – 11.
  15. Guo S., Hirosaki N., Yamamoto Y., Nishimura T., Mitomo M. Strength retention in hot-pressed Si3N4 ceramics with Lu2O3 additives after oxidation exposure in air at 1500°C. J. Am. Ceram. Soc., 2002, v. 85, no. 6, pp. 1607 – 609.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Кристаллизация аморфной фазы при электроимпульсной обработке быстрозакал¸нных аморфно-кристаллических лент из сплава Ti50Ni25Cu25

Н. Н. Ситников, С. В. Грешнякова, И. А. Залетова, А. В. Шеляков

Исследовано влияние электроимпульсной обработки (ЭИО) на микроструктуру быстрозакалённых слоистых аморфно-кристаллических лент из сплава Ti50Ni25Cu25 (aт.%). Получены серии обработанных образцов, время воздействия ЭИО на которые составляло от 3 с до 1 мс, а также модельные образцы с длительностью воздействия 10 мс, с равномерно изменяющейся степенью кристаллизации аморфной части по длине ленты. Исследование продольного сечения модельных образцов позволило наблюдать динамику кристаллизации аморфной фазы при ЭИО. Показано, что в случае ЭИО с нагревом, недостаточным для полной кристаллизации, происходит формирование кристаллических слоёв у обеих границ аморфного слоя, а во внутреннем объёме сохраняется аморфная фаза, в которой в зависимости от степени разогрева возможно образование отдельных или сгруппированных сферических кристаллитов. При повышении степени разогрева, достаточной для полной кристаллизации, в аморфной части ленты формируется кристаллическая структура с неоднородным распределением кристаллов: вблизи как контактной, так и неконтактной поверхностей ленты присутствуют столбчатые кристаллы, а во внутренней части ленты наблюдаются единичные или сгруппированные более крупные кристаллы. Дальнейшее повышение степени перегрева приводит к увеличению доли столбчатых кристаллов и уменьшению доли кристаллов, сформированных во внутренней части ленты.

Ключевые слова: электроимпульсная обработка, Ti50Ni25Cu25, сверхбыстрая закалка, аморфное состояние, кристаллическая структура, фазовый переход.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-67-79
Ситников Николай Николаевич — Акционерное общество “Государственный научный центр Российской Федерации “Исследовательский центр имени М.В. Келдыша” (125438, Москва, Онежская ул., 8), кандидат технических наук, заместитель начальника отдела; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 3), ведущий инженер, специалист в области нанотехнологий и материалов с эффектом памяти формы, E-mail: sitnikov_nikolay@mail.ru.
Грешнякова Светлана Владимировна — Акционерное общество “Государственный научный центр Российской Федерации “Исследовательский центр имени М.В.Келдыша” (125438, Москва, Онежская ул., 8), инженер 1 категории, специалист в области нанотехнологий и материалов с эффектом памяти формы. E-mail: 19861086@mail.ru.
Залетова Ирина Александровна — Акционерное общество “Государственный научный центр Российской Федерации “Исследовательский центр имени М.В.Келдыша” (125438, Москва, Онежская ул., 8), научный сотрудник, специалист в области нанотехнологий и материалов с эффектом памяти формы. E-mail: irina-zaletova@mail.ru.
Шеляков Александр Васильевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области материалов с эффектом памяти формы. E-mail: alex-shel@mail.ru.
Ссылка на статью:
Ситников Н.Н., Грешнякова С.В., Залетова И.А., Шеляков А.В. Кристаллизация аморфной фазы при электроимпульсной обработке быстрозакалённых аморфно-кристаллических лент из сплава Ti50Ni25Cu25. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 67 – 79. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-67-79
Литература содержит 20 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Ситников Н.Н., Грешнякова С.В., Залетова И.А., Шеляков А.В. Кристаллизация аморфной фазы при электроимпульсной обработке быстрозакалённых аморфно-кристаллических лент из сплава Ti50Ni25Cu25. Перспективные материалы, 2026, № 7, с. 67 – 79. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-67-79
  1. Nam T.H., Saburi T. and Shimizu K. Cu-content dependence of shape memory characteristics in Ti–Ni–Cu alloys. Materials Transactions, JIM, 1990, v. 31, pp. 959 – 967.
  2. Otsuka K., Ren X. Physical metallurgy of Ti–Ni-based shape memory alloys. Progress in Materials Science, 2005, v. 50, pp. 511 – 678.
  3. Kang S-W., Lim Y-M., Lee Y-H., et al. Microstructures and shape memory characteristics of a Ti–20Ni–30Cu (at.%) alloy strip fabricated by the melt overflow process. Scripta Materialia, 2010, v. 62, pp. 71 – 74.
  4. Liu Y., Humbeeck J.V., Xie Z. Cyclic deformation of NiTi shape memory alloys. Materials Science and Engineering: A, 1999, v. 273 – 275, pp. 673 – 678.
  5. Jani J., Leary M., Subic A., et al. A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Materials Desing. 2014, v. 56, pp. 1078 – 1113.
  6. Stachiv I., Alarcon E., Lamac M. Shape memory alloys and polymers for MEMS/NEMS applications: Review on recent findings and challenges in design, preparation, and characterization. Metals, 2021, v. 11, no. 3, art. 415.
  7. Kohl M., Ossmer H., Gueltig M., et al. SMA foils for MEMS: From material properties to the engineering of microdevices. Shape Memory and Superelasticity, 2018, v. 4, pp. 127 – 142.
  8. Nespoli A., Besseghini S., Pittaccio S. et al. The high potential of shape memory alloys in developing miniature mechanical devices: A review on shape memory alloy mini-actuators. Sensors and Actuators A: Physical, 2010, v. 158, pp. 149 – 160.
  9. фон Гратовски С.В., Жуковская М.И., Луничкин А.М. и др. Система микроманипулирования сенсиллами насекомых на основе сплава Ti50Ni25Cu25 с эффектом памяти формы. Журнал технической физики, 2023, т. 93, № 8, с. 1223 – 1230. / von Gratowski  S.V., Zhukovskaya M.I., Lunichkin A.M. et al. Micromanipulation system for insect sensilla based on shape memory Ti50Ni25Cu25 alloy. Technical Physics, 2023, v. 68, no. 8, pp. 1135 – 1142.
  10. Kang S.W., Cho G.B., Yang S.Y., et al. Transformation temperatures and shape memory characteristics of a Ti-45Ni-5Cu (at. %) alloy annealed by Joule heating. Physica Scripta, 2010, v. T139, art. 014068.
  11. Глезер А.М., Шурыгина Н.А. Аморфно-нанокристал­лические сплавы. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2013, 450 c. / Glezer A.M., Shurygina N.A. Amorfno-nanokristallicheskie splavy [Amorphous-nanocrystalline alloys]. Moscow, FIZMATLIT Publ., 2013, 450 p. (In Russ.).
  12. Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Menushenkov A.P., et al. Fabrication and characterization of amorphous–crystalline TiNiCu melt-spun ribbons. J. of Alloys and Compounds, 2013, v. 577, no. 1, pp. S251 - S254.
  13. Шеляков А.В., Ситников Н.Н., Менушенков А.П. и др. Формирование обратимого эффекта памяти формы в сплаве TiNiCu методом спиннингования. Известия российской академии наук. Серия физическая, 2015, т. 79, № 9, с. 1281 – 1287. / Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Menushenkov A.P., et al. Forming the two-way shape memory effect in TiNiCu alloy via melt spinning. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2015, v. 79, no. 9, pp. 1134 – 1140.
  14. Матвеева Н.М., Пушин В.Г., Шеляков А.В. и др. Влияние условий кристаллизации аморфных сплавов системы TiNi–TiCu на структуру и эффект памяти формы. Физика металлов и металловедение, 1997, т. 83, № 6, с. 82 – 92. / Matveeva N.M., Pushin V.G., Shelyakov A.V., et al. Effect of the conditions of crystallization of amorphous TiNi-TiCu alloys on their structure and shape memory. Physics of Metals and Metallography, 1997, v. 83, no. 6, pp. 626 – 632.
  15. Tong Y.X., Liu Y., Xie Z.L. Characterization of a rapidly annealed Ti50Ni25Cu25 melt-spun ribbon. J. of Alloys and Compounds, 2008, v. 456, no. 1-2, pp. 170 – 177.
  16. Liu Y. Mechanical and thermomechanical properties of a Ti50Ni25Cu25 melt spun ribbon. Materials Science and Engineering: A, 2003, v. 354, no. 1-2, pp. 286 – 291.
  17. Shelyakov A.V., Sitnikov N.N., Khabibullina I.A. et al. Effect of high-rate annealing on microstructure, martensitic transformation and shape memory behavior of TiNiCu melt-spun ribbons. Materials Letters, 2019, v. 248, pp. 48 – 51.
  18. Пушин В.Г., Куранова Н.Н., Макаров В.В. Структур­ные и фазовые превращения в квазибинарных сплавах системы TiNi–TiCu c термомеханическими эффектами памяти формы. Физика металлов и металловедение, 2015, т. 116, № 12, с. 1281 – 1293. / Pushin V.G., Kuranova N.N., Makarov V.V., et al. Structural and phase transformations in quasi-binary TiNi–TiCu alloys with thermomechanical shape-memory effects. The Physics of Metals and Metallography, 2015, v. 116, pp. 1221 – 1233.
  19. Ситников Н.Н., Шеляков А.В., Хабибуллина  И.А. и др. Влияние условий кристаллизации быстроза­каленных аморфных сплавов TiNiCu с высоким содержанием меди на характеристики мартенситных превращений и эффекта памяти формы. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2018, т. 82, № 9, с. 1219 – 1225. / Sitnikov N.N., Shelyakov A.V., Khabibullina I A., et al. Effect of the conditions of crystallization of rapidly quenched TiNiCu amorphous alloys with high copper contents on the characteristics of martensite transformations and shape memory effect. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2018, v. 82, no. 9, pp. 1106 – 1112.
  20. Ситников Н.Н., Шеляков А.В., Хабибуллина И.А. и др. Особенности проявления эффекта памяти формы в сплаве Ti50Ni25Cu25, полученном методом быстрой закалки из расплава. Деформация и разрушение материалов, 2017, № 4, с. 15 – 21. / Sitnikov N.N., Shelyakov A.V., Khabibullina I.A., et al. Shape memory effect in a rapidly quenched Ti50Ni25Cu25 alloy. Russian Metallurgy (Metally), 2017, v. 2017, no. 10, pp. 794 – 800.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Получение сложного оксида NiTa2O6 гидролизом гетерометаллического алкоксопроизводного никеля-тантала

К. О. Лясников, О. В. Чернышова, А. И. Колобанов, К. О. Логинов

Синтезирован ферромагнетик — танталат никеля NiTa2O6 со структурой три-рутила золь-гель способом, с использованием гетерометаллического алкоксида никеля-тантала в качестве предшественника. Гетерометаллический алкоксид тантала-никеля получен методом последовательного анодного растворения металлов (тантала и никеля) в электролите на основе абсолютизированного метанола. Совокупностью методов физико-химического анализа установлена соответствующая ему формула — Ni[Ta2(OCH3)12]. Танталат никеля получали методом гидролиза гетерометаллического алкоксида никеля-тантала в среде гидролиза с последующей термообработкой продуктов гидролиза при 750 °С в течение 1 ч в атмосфере воздуха. Гидролиз гетерометаллического алкоксида никеля-тантала проводили двумя способами: в водно-органической эмульсии с объемным соотношением фаз вода/бензин “Нефрас-С2-80/120” ТУ 38.401-67-108-92 равном 1:1, доведенной раствором гидрата аммиака до рН = 9 и в растворе гидрата аммиака при рН = 9. При проведении гидролиза гетерометаллического алкоксида никеля-тантала как в среде водно-органической эмульсии, так и в растворе гидрата аммиака получен однофазный продукт, являющийся танталатом никеля, что подтверждено данными рентгенофазового анализа (PDF2:(32-207)). Рассчитаны параметры элементарной ячейки. Для танталата никеля, полученного гидролизом в водно-органической эмульсии, параметры ячейки составили а = 4,714 ± 0,001 Å и с = 9,109 ± 0,002 Å; для танталата никеля, полученного в среде раствора гидрата аммиака: а = 4,698 ± 0,001 Å и с = 9,032 ± 0,002 Å. Реализация синтеза путем гидролиза соединения-предшественника, гетерометаллического алкоксида тантала-никеля позволила снизить температуру получения танталата никеля с 1450 до 750 °С и сократить время термообработки с 24 – 72 ч до 1 ч. Показано влияние среды гидролиза на гранулометрический состав порошков: при использовании двухфазной среды гидролиза удалось получить частицы в среднем в 4,8 раза меньшего диаметра и обладающие в 10 раз большей поверхностью, чем при использовании раствора гидрата аммиака в качестве среды гидролиза.

Ключевые слова: алкоксотехнология, электрохимический синтез, гетерометаллические алкоксиды, золь-гель синтез, танталат никеля, ферромагнетики, прекурсоры.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-80-88
Лясников Константин Олегович — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА — Российский технологический университет” (119454, Москва, проспект Вернадского, 78), аспирант, ассистент кафедры Химии и технологии редких элементов им К.А. Большакова, специалист в области электрохимического синтеза металлорганических соединений. E-mail: lyasnikov@mirea.ru,
lists77746@gmail.com.
Чернышова Оксана Витальевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА — Российский технологический университет” (119454, Москва, проспект Вернадского, 78), кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры Химии и технологии редких элементов им К.А. Большакова, специалист в электрохимических процессов в химии и технологии редких элементов и материалов на их основе.
Колобанов Алексей Иванович — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА — Российский технологический университет” (119454, Москва, проспект Вернадского, 78), аспирант, ассистент кафедры Химии и технологии редких элементов
им. К.А. Большакова, специалист в области синтеза оксидных материалов методом SAS.
Логинов Константин Олегович — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА — Российский технологический университет” (119454, Москва, проспект Вернадского, 78), студент-магистр кафедры Химии и технологии редких элементов
им. К.А. Большакова.
Ссылка на статью:
Лясников К.О., Чернышова О.В., Колобанов А.И., Логинов К.О. Получение сложного оксида NiTa2O6 гидролизом гетерометаллического алкоксопроизводного никеля-тантала. Перспективные материалы, 2026, № 7, с.80 – 88. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-80-88
Литература содержит 19 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Лясников К.О., Чернышова О.В., Колобанов А.И., Логинов К.О. Получение сложного оксида NiTa2O6 гидролизом гетерометаллического алкоксопроизводного никеля-тантала. Перспективные материалы, 2026, № 7, с.80 – 88. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-7-80-88

  1. Wan Elina Faradilla Wan Khalid, Asiah Abdullah, Siti Zaubidah Abdullah. Synthesis and characterization of bismuth nickel tantalate pyrochlore. Applied Mechanics and Materials, 2015, no. 749, pp. 30 – 35. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.749.30
  2. Yang H., Chai L., Xu Ch., et al. Phase structure, bond traits, and intrinsic dielectric response of NiTa2O6–TiO2 microwave dielectric ceramics investigated by bond theory and vibrational spectroscopy. Journal of Materials Research and Technology, 2023, no. 25, pp. 1364 – 1375. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023. 06.029
  3. Wan Elina Faradilla Wan Khalid, Asiah Abdullah, Siti Zaubidah Abdullah. Electrical properties of bismuth nickel tantalate pyrochlore, a new pyrochlore solid solution. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2015, v. 10, no. 15, pp. 6224 – 6229.
  4. Жук Н.А., Кржижановская М.Г., Королева А.В. и др. Тепловое расширение, рентгеноспектральные спектры, а также структурные и электрические свой­ства нового пирохлора Bi2NiTa2O9. Неорганическая химия, 2021, т 60, №. 7, с. 4924 – 4934 / Zhuk N.A., Krzhizhanovskaya M.G., Koroleva A.V., et al. Teplovoe rasshirenie, rentgenospektralnye spektry, a takzhe strukturnye i elektricheskie svojstva novogo piroxlora Bi2NiTa2O9 [Thermal expansion, XPS spectra, and structural and electrical properties of a new Bi2NiTa2O9 pyrochlore]. Neorganicheskaya khimiya [Inorganic Chemistry], 2021, v. 60, no. 7, pp. 4924 – 4934. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c00007
  5. Law J.M., Koo H.J., Whangbo M.H., Brucher E., Pomjakushin V., Kremer R.K, Investigation of the strongly correlated one-dimensional magnetic behavior of NiTa2O6. Physical Review, 2014, v. 89, pp. 2 – 11. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.014423
  6. Schubert U. En route from metal alkoxides to metal oxides: metal oxo/alkoxo clusters. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2023, no. 105, pp. 587 – 595. https://doi.org/10.1007/s10971-022-05774-4
  7. Kessler V.G., Seisenbaeva G.A. Molecular mechanisms of the metal oxide sol-gel process and their application in approaches to thermodynamically challenging complex oxide materials. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2023, no. 107, pp. 190 – 200. https://doi.org/10.1007/s10971-023-06120-y
  8. Svensson F.G. Structural diversity in transition metal-doped titanium oxo-alkoxy complexes: Potential sol-gel intermediates for doped titania nanoparticles and complex titanates. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2022, no. 103, pp. 595 – 615. https://doi.org/10.1007/s10971-022-05847-4
  9. Kessler V.G. Metal alkoxides as models for metal oxides—the concept revisited. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2024, no. 112, pp. 502 – 511. https://doi.org/10.1007/s10971-024-06548-w
  10. Esposito S. Sol-Gel synthesis strategies for tailored catalytic materials. Springer, 2023, 72 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20723-5
  11. Jain R., Rai A., Mehrotra R. Bimetallic alkoxides of Nickel(II) with Niobium(V) and Tantalum(V). Zeitschrift für Naturforschung B, 1985, v. 40, no. 10, pp. 1371 – 1376. https://doi.org/10.1515/znb-1985-1022
  12. Kessler V.G. Clusters or paperbags? What can we actually learn from the structure and reactivity of oligonuclear metal-oxo-alkoxide complexes? J. Sol-Gel Sci. Technol., 2023, no. 1, pp. 1 – 8. https://doi.org/10.1007/s10971-023-06070-5
  13. Alain C. Pierre. Introduction to Sol-Gel processing. Springer, Cham., 2024, 710 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-38144-8
  14. Haijiao Lu, Wright D.S., Pike S.D. The use of mixed-metal single source precursors for the synthesis of complex metal oxides. ChemComm. 2020, no. 56, pp. 854 – 871. https://doi.org/10.1039/C9CC06258K
  15. Turova N.Y., Turevskaya E.P., Yanovskaya M.I., Kessler V.G. The chemistry of metal alkoxides. Kluwer academic publishers, 2002, 574 p. https://doi.org/10.1007/b113856
  16. Лясников К.О., Чернышова О.В., Михеев И.А., Куликова Е.С. Электрохимический синтез никель­содержащих биметаллических алкоксидов – прекур­соров для получения функциональных материалов. Тезисы международной конференции “Satbayev International Conference 2024” (Сатпаевские чтения – 2024). Алматы, КазНИТУ, 2024, вып. 24, с. 108 – 113. / Lyasnikov K.O., Chernyshova O.V., Mixeev I.A., Kulikova E.S. Elektroximicheskij sintez nikelsoderzhashhix bimetallicheskix alkoksidov — prekursorov dlya polucheniya funkcionalnyx materialov [Electrochemical synthesis nickel containing bimetallic alkoxides — precursors for obtaining functional materials]. Tezisy mezhdunarodnoj konferencii “Satbayev International Conference 2024”(Satpaevskie chteniya – 2024) [Abstracts of Satbayev International Conference 2024]. Almaty, Kazakh National Research Technical University, 2024, v. 24, pp. 108 – 113.]. (In Russ.).
  17. Куликова Е.С., Чернышова О.В., Носикова Л.А., Светогоров Р.Д., Дробот Д.В., Михеев И.А. Алкоксо­­технология получения жаропрочных мате­риалов на основе рения и рутения. Тонкие хими­ческие технологии, 2020, т. 15, вып. 6, с. 67 – 76. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-6-67-76 / Kulikova E.S., Chernyshova O.V., Nosikova L.A., Svetogorov R.D., Drobot D.V., Mixeev I.A. Alkoksotexnologiya polucheniya zharo­prochnyx materialov na osnove reniya i ruteniya [Alkoxotechnology of heat-resistant materials based on rhenium and ruthenium]. Tonkie khimicheskie texnologii [Fine chemical technologies], 2020, v. 15, no. 6, pp. 67 – 76. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-6-67-76. (In Russ.).
  18. Nikishina E.E., Lebedeva E.N., Drobot D.V. Niobium- and tantalum-containing oxide materials: Synthesis, properties, and application. Inorganic Materials, 2012, v. 48, no. 13, pp. 1243 – 1260. https://doi.org/10.1134/S002016851213002X
  19. Смирнова К.А., Фомичев В.В., Дробот Д.В., Никишина Е.Е. Получение наноразмерных пентаок­сидов ниобия и тантала методом сверхкритического флюидного антисольвентного осаждения. Тонкие химические технологии, 2015, т. 10, № 1, с. 76 – 82. / Smirnova K.A., Fomichev V.V., Drobot D.V., Nikishina  E.E. Poluchenie nanorazmernyx pentaoksidov niobiya i tantala metodom sverxkriticheskogo flyuidnogo antisol`ventnogo osazhdeniya [Preparation of nanoscale niobium and tantalum pentaoxides by supercritical fluid antisolvent deposition]. Tonkie ximicheskie texnologii [Fine Chemical Technologies], 2015, v. 10, no. 1, pp. 76 – 82. (In Russ.).
Made on
Tilda