ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, 2024, № 7
Огнезащита стальных конструкций
Ю. М. Евтушенко, С. Х. Тоиров, Н. Н. Шевченко
В обзоре приведены данные о современном состоянии огнезащиты стальных конструкций, включающие разработку огнезащитных покрытий, их состав, механизм действия, методы испытаний. Определены наиболее важные направления дальнейших исследований: поиск наиболее эффективных компонентов огнезащиты, повышение стойкости к атмосферным воздействиям, разработка и совершенствование существующих методов испытаний огнезащитных покрытий.
Ключевые слова: сталь, огнезащита, антипирены, интумесценция, пенококс, полифосфат аммония, пентаэритрит, меламин.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-5-17
Евтушенко Юрий Михайлович — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, Профсоюзная, 70), доктор химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области огнезащиты и композиционных трудногорючих материалов. E-mail: evt-yuri@mail.ru.
Тоиров Сиёвуш Хисравович — Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (117393, Москва, Профсоюзная, 70), аспирант, специализация в области огнезащиты и композиционных трудногорючих материалов. E-mail: chakadocael@gmail.com.
Шевченко Николай Николаевич — ООО “Ресмет-2” (111141, Москва, 1-я Владимирская улица, 30/13), заместитель генерального директора. E-mail: resmet2n@mail.ru.
Евтушенко Ю.М., Тоиров С.Х., Шевченко Н.Н. Огнезащита стальных конструкций. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 5 – 17. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-5-17
Легирование термоэлектрического наноструктурированного твердого раствора Si1–xGex (x ~ 0,3) донорными и акцепторной примесями в процессе синтеза методом электроимпульсного плазменного спекания
Ю. М. Кузнецов, И. В. Ерофеева, М. В. Дорохин, М. С. Болдин, А. В. Здоровейщев, П. Б. Демина, А. В. Боряков, В. Н. Трушин, А. А. Воронин, А. Ю. Завражнов, И. Н. Некрылов, Д. А. Здоровейщев
Исследовано легирование твёрдого раствора Si1 – хGeх, донорными (Sb, P) и акцепторной (B) примесями в процессе синтеза методом электроимпульсного плазменного спекания из порошков с субмикронным размером частиц. Содержание примеси варьировали в пределах от 0,5 до 2,0 ат. %. Методами рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа показано, что введение примеси в твёрдый раствор подчиняется закономерностям равновесной растворимости, в частности, при превышении предела растворимости в матрице материала формируются преципитаты примесного материала. Исследования термоэлектрических свойств показывают, что подбор условий легирования позволяет сформировать материалы, для которых, несмотря на наличие включений примесной фазы, могут быть получены высокие значения коэффициента термоэлектрической добротности, сопоставимые с мировым уровнем результатов.
Ключевые слова: твёрдый раствор, термоэлектрическая эффективность, термоэлектрики, легирование, кремний-германий, электроимпульсное плазменное спекание.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-18-33
Кузнецов Юрий Михайлович — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, ассистент, специалист в области исследования термоэлектрических свойств материалов. E-mail:
y.m.kuznetsov@unn.ru.
Ерофеева Ирина Викторовна — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области синтеза полупроводниковых термоэлектриков. E-mail: irfeya@mail.ru.
Дорохин Михаил Владимирович — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области разработки новых функциональных полупроводниковых материалов. E-mail: dorokhin@nifti.unn.ru.
Болдин Максим Сергеевич — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, зав. лабораторией, специалист в области спекания. E-mail: boldin@nifti.unn.ru.
Здоровейщев Антон Владимирович — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области вакуумного электронно-лучевого испарения. E-mail: zdorovei@nifti.unn.ru.
Демина Полина Борисовна — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), младший научный сотрудник, специалист в области полупроводниковой спектроскопии. E-mail: demina@phys.unn.ru.
Боряков Алексей Владимирович — НОЦ Физика твердотельных наноструктур Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области растровой электронной спектроскопии. E-mail: boryakov@phys.unn.ru.
Трушин Владимир Николаевич — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области рентгеновской спектроскопии. E-mail:
trushin@phys.unn.ru.
Воронин Алексей Валерьевич — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), инженер, специалист в области плазменного спекания. E-mail: voronin@nifti.unn.ru.
Завражнов Александр Юрьевич — Воронежский государственный университет (394018, Воронеж, Университетская площадь, 1), доктор химических наук, доцент, профессор каф. неорганической химии ВГУ, специалист в области химии твердого тела и неорганической химии. E-mail: alzavr08@rambler.ru
Некрылов Иван Николаевич — Воронежский государственный университет (394018, Воронеж, Университетская площадь, 1), ассистент кафедры, специалист в области химии твердого тела и неорганической химии. Е-mail: nekrylovchem@yandex.ru.
Здоровейщев Даниил Антонович — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород,
пр. Гагарина, 23, корп. 3), студент, специализируется в области исследования электрофизических свойств материалов. E-mail: daniel.zdorov@gmail.com.
Кузнецов Ю.М., Ерофеева И.В., Дорохин М.В., Болдин М.С., Здоровейщев А.В., Демина П.Б., Боряков А.В., Трушин В.Н., Воронин А.А., Завражнов А.Ю., Некрылов И.Н., Здоровейщев Д.А. Легирование термоэлектрического наноструктурированного твердого раствора Si1–xGex(x ~ 0,3) донорными и акцепторной примесями в процессе
синтеза методом электроимпульсного плазменного спекания. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 18 – 33. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-18-33
Поглотители электромагнитного излучения
СВЧ-диапазона на основе никельсодержащего порошкообразного активированного
древесного угля
О. В. Бойправ, В. А. Богуш, В. С. Мокеров, Е. С. Белоусова
Представлены и обоснованы закономерности изменения характеристик поглощения электромагнитного излучения в диапазоне частот 2,0 – 17,0 ГГц материалов на основе никельсодержащего порошкообразного активированного древесного угля в зависимости от технологии его получения. Материалы изготовлены путем заполнения частицами угля емкостей, сформированных из полимерной самоклеящейся пленки. Толщина материалов составляла 0,3 см, значения коэффициента поглощения электромагнитного излучения в диапазоне частот 2,0 – 17,0 ГГц достигают величины 0,9. Ширина эффективной полосы поглощения электромагнитного излучения материалов на основе никельсодержащего порошкообразного активированного древесного угля, полученного в процессе осаждения наночастиц в течение 5,0 мин, равна 10,0 ГГц, а при длительности осаждения 10,0 мин и 15,0 мин, — 10,6 ГГц и 10,8 ГГц соответственно. При этом среднее значение коэффициента поглощения электромагнитного излучения в эффективной полосе поглощения полученных материалов составило 0,75, 0,77 и 0,82 отн. ед. соответственно. Ширина эффективной полосы поглощения электромагнитного излучения материалов равна 6,7 ГГц, а их среднее значение коэффициента поглощения электромагнитного излучения в указанной полосе — 0,74 отн. ед. Полученные материалы могут быть использованы для обеспечения электромагнитной совместимости приборов электронной техники и СВЧ-устройств.
Ключевые слова: коэффициент поглощения, порошкообразный активированный древесный уголь, химическое осаждение наночастиц никеля, электромагнитное излучение.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-34-41
Бойправ Ольга Владимировна — Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (220013, Республика Беларусь, Минск, ул. П. Бровки, 6), кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник научно-исследовательской части, специалист в области разработки радиопоглощающих материалов. E-mail: smu@bsuir.by.
Богуш Вадим Анатольевич — Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (220013, Республика Беларусь, Минск,
ул. П. Бровки, 6), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области разработки радиопоглощающих материалов. E-mail: bogush@bsuir.by.
Мокеров Вячеслав Сергеевич — Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (220013, Республика Беларусь, Минск,
ул. П. Бровки, 6), студент. E-mail: vyacheslav.mokerov@mail.ru.
Белоусова Елена Сергеевна — Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (220013, Республика Беларусь, Минск,
ул. П. Бровки, 6), кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, специалист в области разработки радиопоглощающих материалов. E-mail: belousova@bsuir.by.
Бойправ О.В., Богуш В.А., Мокеров В.С., Белоусова Е.С. Поглотители электромагнитного излучения СВЧ-диапазона на основе никельсодержащего порошкообразного активированного древесного угля. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 34 – 41. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-34-41
Полимерный композиционный материал
для радиационной защиты линейных
ускорителей электронов
В. И. Павленко, Г. Г. Бондаренко, В. В. Кашибадзе, С. Н. Домарев
Синтезирован полимерный композиционный материал на основе фторопластового пресс-порошка наполненного оксидом вольфрама (VI). Представлены данные по модифицированию оксида вольфрама (VI) кремнийорганической смолой К-9. Установлено, что создание кремниевой оболочки на поверхности частиц оксида приводит к изменению гидрофильного характера поверхности на гидрофобный, оцениваемые по изменению краевого угла смачивания. Смешение порошков фторопласта и модифицированного WO3осуществляли с использование криогенного помола. Помол проводили в течение 30 мин с выдержкой температуры ниже –60 °C. Далее гомогенизированную смесь порошков загружали в пресс-форму, нагревали до температуры 280 °С, выдерживали в течение 1 ч и затем прессовали при удельном давлении 80 МПа. Прочность при изгибе при наполнении 30 масс. % составляет 21,17 МПа, а при наполнении 60 масс. % — 18,86 МПа. Проведено компьютерное моделирование прохождения электронного излучения с энергией от 1 до 10 МэВ через предлагаемые составы композитов с использованием программы CASINO V2. Графически построены траектории движения электронов, а также вычислен эффективный пробег электронов в заданном композитном материале.
Ключевые слова: фторопласт, радиационная защита, линейный ускоритель электронов, композит, эффективный пробег эл ектронов.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-42-50
Павленко Вячеслав Иванович — Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, Белгород, ул. Костюкова, 46), доктор технических наук, заведующий кафедрой теоретической и прикладной химии, специалист в области физики конденсированных сред, радиационного материаловедения, физической и коллоидной химии. E-mail: belpavlenko@mail.ru.
Бондаренко Геннадий Германович — Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова (123458, Москва, ул. Таллинская, 34), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики конденсированных сред, радиационного материаловедения, физико-химических свойств веществ. E-mail: bondarenko_gg@rambler.ru.
Кашибадзе Виталий Валерьевич — Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, Белгород,
ул. Костюкова, 46), аспирант, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail: vitaliy.kashibadze@mail.ru.
Домарев Семен Николаевич — Белгородский государственный
технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, Белгород,
ул. Костюкова, 46), магистрант, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail: domarev.sn@bstu.ru.
Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Кашибадзе В.В., Домарев С.Н. Полимерный композиционный материал для радиационной защиты линейных ускорителей электронов. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 42 – 50. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-42-50
Разработка и исследование гидрогелевых
материалов на основе гидроксиапатита
и альгината натрия
Е. А. Зеличенко, Я. Б. Чубенко, В. В. Гузеев,
Т. И. Гузеева, О. А. Гурова
Проведены исследования гидрогелевых материалов, содержащих альгинат натрия и гидроксиапатит, полученный методом деминерализации костей крупного рогатого скота. В результате исследования вязкости раствора установлено оптимальное содержание альгината натрия в растворе. Определено время набухания альгината натрия используемой марки и производителя. Проведенные исследования гидрогелевого материала методом оптической микроскопии показали, что микрочастицы гидроксиапатита обладают преимущественно сферообразной формой и равномерно распределены в изучаемых образцах. В результате проверки токсичности определено, что гидрогелевые материалы соответствуют требованиям безопасного применения по санитарно-химическим и токсиколого-гигиеническим показателям, что указывает на целесообразность дальнейшего изучения данных материалов. Возможность их применения для направленной доставки биологически активных веществ внутри организма должна быть подтверждена после проведения полного комплекса необходимых проверок на соответствие требуемым стандартам.
Ключевые слова: гидрогелевый материал, гидроксиапатит, альгинат натрия, глицерин, суспензия.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-51-59
Зеличенко Елена Алексеевна — Северский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (636036, Томская область, Северск, пр. Коммунистический, 65), кандидат технических наук, доцент, специалист в области исследования процессов формирования и анализа свойств керамических и полимерных композиционных материалов. E-mail: zelichenko65@mail.ru.
Чубенко Яна Борисовна — Северский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (636036, Томская область, Северск, пр. Коммунистический, 65), младший научный сотрудник, специалист в области материалов современной энергетики. E-mail: yana-sti@bk.ru.
Гузеев Виталий Васильевич — Северский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (636036, Томская область, Северск, пр. Коммунистический, 65), доктор технических наук, профессор, специалист в области химии и технологии материалов современной энергетики, а также керамических и композиционных материалов. E-mail: guzeev@mail.tomsknet.ru.
Гузеева Татьяна Ивановна — Северский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (636036, Томская область, Северск, пр. Коммунистический, 65), доктор технических наук, профессор, специалист в области химии и технологии материалов современной энергетики, а также органической химии, керамических и композиционных материалов. E-mail: TIGuzeeva@mephi.ru.
Гурова Оксана Александровна — Северский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” (636036, Томская область, Северск, пр. Коммунистический, 65), младший научный сотрудник, специалист в области материалов современной энергетики. E-mail: oksana87@sibmail.com.
Зеличенко Е.А., Чубенко Я.Б., Гузеев В.В., Гузеева Т.И., Гурова О.А. Разработка и исследование гидрогелевых материалов на основе гидроксиапатита и альгината натрия. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 51 – 59. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-51-59
Получение композиций “природный графит – фенолформальдегидная смола”
с высокой тепло- и электропроводностью
А. А. Хачатурян, Е. А. Данилов, А. Б. Шахназарова, В. М. Самойлов
Исследованы высоконаполненные композиционные материалы на основе системы “природный графит – фенолформальдегидная смола” с содержанием наполнителя 75 – 95 масс.%. Исследовано влияние вида распределения частиц наполнителя по размерам на функциональные характеристики материалов. Показано, что теплопроводность и удельная электропроводность материалов экспоненциально снижается с увеличением времени измельчения наполнителя. Установлено, что выбранная технология позволяет получать материалы с преимущественной ориентацией базальных плоскостей частиц наполнителя перпендикулярно оси прессования, что приводит к выраженной анизотропии тепло- и электропроводности (около 10). Установлено, что наилучшие свойства достигаются при содержании наполнителя 90 масс. %: средняя электропроводность — 401,4 См/см; теплопроводность — 142,3 Вт/(м∙К); теплоемкость — 0,83 Дж/(г∙К); предел прочности и модуль упругости при изгибе — 41,9 МПа и 24,4 ГПа соответственно. Полученные композиции с высокими значениями тепло- и электропроводности показали перспективность их применения в качестве материалов для изготовления теплообменных электропроводящих поверхностей, включая биполярные пластины топливных элементов.
Ключевые слова: природный графит, фенолформальдегидная смола, композиционные материалы, электроды, биполярные пластины, топливные элементы, теплопроводность, электропроводность.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-60-71
Хачатурян Артем Арменович — Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева (125047, Москва, Миусская пл., 9), аспирант 1-года обучения; АО “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (111524, Москва, ул. Электродная, 2), инженер 2-й категории, специалист в области химической технологии углеродных материалов и материалов на основе углерода. E-mail: dogrann@inbox.ru.
Данилов Егор Андреевич — АО “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (111524, Москва, ул. Электродная, 2); Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева (125047, Москва, Миусская пл., 9), кандидат химических наук, начальник лаборатории, специалист в области физикохимии и технологий получения материалов на основе углерода и наноматериалов. E-mail: danilovegor1@gmail.com.
Шахназарова Александра Борисовна — АО “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (111524, Москва, ул. Электродная, 2), научный сотрудник, специалист в области методов исследования углеродных материалов. E-mail: alexsandrash@mail.ru.
Самойлов Владимир Маркович — АО “Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИграфит” (111524, Москва, ул. Электродная, 2), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области химической технологии углеродных и композиционных материалов. E-mail: vsamoylov54grafit@yandex.ru.
Хачатурян А.А., Данилов Е.А., Шахназарова А.Б., Самойлов В.М. Получение композиций “природный графит – фенолформальдегидная смола” с высокой тепло- и электропроводностью. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 60 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-60-71
Износостойкость карбидосодержащих наплавленных слоев для замков бурильных труб
О. Ю. Елагина, А. Г. Буклаков, С. И. Думанский, А. Н. Галанский
Рассмотрены перспективы применения наплавки защитных износостойких поясков различного химического состава на муфту замкового соединения (хардбендинга) бурильных труб. Проведены исследования образцов бурильных труб с наплавленными слоями (хардбендингом): определена твердость по Виккерсу (ГОСТ Р ИСО 6507.1-2007) в поперечном сечении наплавленного слоя при нагрузке 98,07 Н (10 кгс), проведен анализ микроструктуры на шлифах, вырезанных в поперечном сечении наплавленного слоя, реализованы испытания на износостойкость по методике ASTM G65. Рассчитан состав карбидных фаз таких карбидообразующих элементов, как Cr, Nb, Тi, V. Показано, что изменение состава и количества карбидной фазы в наплавленных слоях ожидаемо способствовало формированию разной твердости, которая менялась в диапазоне от 692 HV до 774 HV. Сопоставление полученных значений твердости и суммарного весового количества карбидной фазы показало отсутствие прямой взаимосвязи между влиянием состава и количества карбидной фазы на уровень твердости. Большой вклад в значения твердости наплавленного металла вносит структура матрицы сплава. Сделан вывод о том, что для обеспечения максимальной износостойкости наплавленных слоев, работающих в условиях абразивного изнашивания, необходимо отдавать предпочтение составам, формирующим максимальное количество карбидных фаз, на основе хрома.
Ключевые слова: бурильные трубы, хардбендинг, присадочные материалы, износостойкость, твердость, микроструктура.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-72-80
Елагина Оксана Юрьевна — Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина (119991, Москва, Ленинский проспект, 65, к. 1), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области машиностроения, процессов и оборудования создания защитных покрытий, сварочных технологий, материаловедения. E-mail: elaguina.o@gubkin.ru.
Буклаков Андрей Геннадьевич — Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени
И.М. Губкина (119991, Москва, Ленинский проспект, 65, к. 1), кандидат технических наук, доцент, директор Межкафедрального центра исследования новых материалов ТЭК, специалист в области машиностроения, процессов и оборудования создания защитных покрытий, сварочных технологий, материаловедения. E-mail: dron32@mail.ru.
Думанский Сергей Игоревич — Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени
И.М. Губкина (119991, Москва, Ленинский проспект, 65, к. 1), кандидат технических наук, доцент кафедры трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования, специалист в области машиностроения, процессов термической обработки, сварочных технологий, материаловедения. E-mail:
sergdoom@mail.ru.
Галанский Алексей Николаевич — Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени
И.М. Губкина (119991 Москва, Ленинский проспект, 65, к. 1), инженер кафедры трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования, специалист в области машиностроения, сварочных технологий, материаловедения. E-mail: agalanskij@mail.ru.
Елагина О.Ю., Буклаков А.Г., Думанский С.И., Галанский А.Н. Износостойкость карбидосодержащих наплавленных слоев для замков бурильных труб. Перспективные материалы, 2024, № 7, c. 72 – 80. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-72-80
