Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


ФХ-2021


Физико-химические свойства нанокомпозитного гидрогелевого покрытия на текстильном носителе для лечения ран

Аннотация: Нанотехнологии с использованием биополимеров находят широкое применение в биомедицинских приложениях. В данной работе разработаны нанокомпозитные гидрогели на основе природных (хитозан, карбоксиметилцеллюлоза) и синтетических (поливиниловый спирт) полимеров с наночастицами серебра для нанесения на текстильный носитель. В качестве сшивающих реагентов при создании гидрогелей использовали диальдегид карбоксиметилцеллюлозы и борную кислоту. Были определены физико-химические свойства (сорбционная способность при одностороннем контакте с модельной средой, степень набухания, паропроницаемость, капиллярность) гидрогелевых покрытий на текстильном носителе, и кинетика выхода лекарственных веществ (лидокаин, диоксидин), включенных в состав гидрогелей. Показано, что материалы с двухслойным покрытием характеризуются более высокими сорбционными свойствами по отношению к физиологическому раствору и более длительным выходом лекарственных средств, чем материалы с однослойным покрытием. Выход лекарственных веществ из двухслойных покрытий происходит в два этапа с максимальным высвобождением в течение двух суток. Полученные текстильные материалы с пленочным нанокомпозитным гидрогелевым покрытием могут найти применение в качестве перевязочных средств при лечении ран.

Динамика отклика сенсора на основе наноструктурированного слоя диоксида олова при воздействии паров изопропанола

Аннотация: C помощью золь-гель технологии синтезированы наноструктурированные газочувствительные пленки диоксида олова. Исследовано влияние температуры на проводимость сенсора в атмосфере очищенного воздуха, на величину отклика сенсора при воздействии паров изопропанола различной концентрации. На температурной зависимости проводимости плёнки диоксида олова в атмосфере чистого воздуха наблюдается локальный минимум. Уменьшение проводимости с ростом температуры в диапазоне 300…350оС может быть связано с диссоциацией молекулярной формы адсорбированного кислорода. При температурах выше 350°С проводимость возрастает из-за десорбции атомарной формы адсорбированного кислорода с поверхности газочувствительного слоя диоксида олова. Обнаружено, что наибольший отклик к газовым пробам достигается при рабочей температуре сенсора порядка 350°С. Предполагается, что это обусловлено наличием на поверхности атомарной формы хемосорбированного кислорода. Проведен анализ концентрационных и температурных зависимостей времени отклика сенсора при воздействии паров изопропанола. Время отклика сенсора монотонно уменьшается с повышением содержания примеси в газовых пробах, по-видимому, из-за увеличения скорости адсорбции частиц примеси из газовой фазы на поверхность газочувствительного слоя. Установлено, что зависимость времени отклика от рабочей температуры имеет аррениусовский вид, что может быть связано с термоактивированными адсорбционно-десорбционными и гетерогенными химическими процессами на поверхности активного слоя сенсора.

Особенности cтруктурно-фазового состояния пленки на основе высокоэнтропийного сплава AlNbTiZrСu, синтизированной путем осаждения многоэлементной металлической плазмы

Аннотация: В данной работе приведены результаты структурных исследований пленок толщиной до 5 мкм высокоэнтропийных сплавов системы AlNbTiZrCu . Пленки были синтезированы на металлических и металлокерамических подложках путем осаждения многоэлементной металлической плазмы, созданной электродуговым плазменно ассистированным одновременным независимым распылением нескольких катодов. Показано, что пленки являются слоистым материалом и имеют аморфно-кристаллическую структуру. Установлено, что облучение пленок импульсным электронным пучком (18 кэВ, 20 Дж/см2, 50 мкс, 3 имп., 0,3 с-1) сопровождается кристаллизацией материала. Показано, что в полученных пленках доминирует соединение состава AlNbTiZr с параметром решетки 0,32344 нм. На основе теоретических расчетов получены структурные данные кристаллической решетки AlTi0,86Zr0,95Nb и определены механические и термодинамические характеристики этого соединения.

Исследование структуры и свойств бессвинцовых быстрозатвердевших сплавов на основе цинка при термической обработке

Аннотация: Представлены результаты исследований влияния сверхвысоких скоростей охлаждения расплава, равных не менее 10К/с, на свойства быстрозатвердевших сплавов системы Zn–Sn. Верхняя область фольги, контактирующая с кристаллизатором в процессе затвердевания, имела дисперсные частицы второй фазы, и по мере удаления от верхних слоёв размеры частиц укрупнялись. При комнатной температуре протекает распад пересыщенного твёрдого раствора с выделением дисперсных частиц. Дополнительная термическая обработка приводит к укрупнению частиц второй фазы, и способствует снижению микротвёрдости. Быстрозатвердевшие фольги с максимальной концентрацией цинка характеризуются наличием текстуры (0001) , которая по мере увеличения содержания олова в цинке ослабляется, и при легировании выше 20 мас. % Sn происходит перестройка на текстуру (1010). Термическая обработка до 160°С не приводит к изменению текстуры.

Перспективные композиционные материалы на основе наноразмерного апатита со связующим агентом – желатин

Аннотация: Порошки наноразмерных гидроксиапатита и фторапатита синтезированы методом осаждения из растворов. В качестве связующего вещества использован пищевой желатин. Такая композиция имеет высокую адгезию на материалах различной природы и пористости. Получены также пористые пленки и гранулы с развитой удельной поверхностью. Рассмотрены их микроструктуры. Изучена возможность  использования коллоидной суспензии и водной суспензии кристаллического апатита в сочетании с раствором желатина в качестве биоактивного материала, как для создания покрытий, так и получения гранул. Установлено, что использование порошка апатита совместно с желатином позволяет существенно сократить сроки формирования биоактивного покрытия и значительно повысить его адгезионную прочность. Сопоставлены получаемые гранулы апатита по размерам в зависимости от концентрации желатина в водном растворе. На разработанные биоактивные покрытия и гранулированный материал на основе наноразмерного апатита со связующим агентом поданы заявки на патент.

Получение биокомозитов на основе наноразмерного гидроксиапатита с оксидами циркония и кремния

Аннотация: В статье обсуждается возможность получения упрочненного композиционного материала с пористой структурой на основе наноструктурированного гидроксиапатита, синтезированного методом осаждения из раствора. Новый материал получен путем механохимичекого синтеза гидроксиапатита с армирующими добавками диоксида циркония и кремниевой кислоты. Синтезированные образцы аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа. Показано влияние качественного и количественного состава композита на протекание процессов спекания, пористость, прочностные характеристики, степень дисперсности и морфологию исследуемых образцов. Экспериментально установлено, что максимальными прочностными характеристиками и постоянным составом обладает образец Ca10(PO4)6(OH)2–15%SiO2 ·nH2O–5%ZrO. Композиционный материал обладает плотной равномерной структурой с высокой степенью кристалличности, с развитой пористостью, является перспективным материалом для дальнейших исследований с целью внедрения его в медицинскую практику. На разработанный композиционный материал подана заявка на патент.

Влияние природы галогена на адсорбционную способность арилгалогенидов на кластерах палладия

Аннотация: В данной работе методом теории функционала плотности проведен расчет энергий адсорбции бензольного кольца на маленьких кластерах Pd0 (состоящих из четырех или девяти атомов). Показано, что адсорбция бензола на кластерах палладия ведет к заметному выигрышу системы в энергии: –146 кДж/моль в случае Pd4 и –117 кДж/моль в случае Pd9 . Кроме того, для системы Pd4⚹C6Hрассчитаны энергии адсорбции хлор-, бром- и йоданизола. Показано, что адсорбция йоданизола, характеризующаяся наибольшим выигрышем системы в энергии (–278 кДж/моль), происходит диссоциативно и безактивационно, что принципиально отличает его от хлор- и броманизола. Полученные данные могут использоваться для объяснения различий в поведении катализаторов на основе сверхсшитого полистирола в реакциях кросс-сочетания различных арилгалогенидов c фенилбороновой кислотой, а также того факта, что арилйодиды могут провоцировать образование гомогенных форм палладия.

Моделирование послойного роста фрактальных металлических пленок Pt-Rh

Аннотация: В данной работе методом молекулярной динамики с использованием потенциала сильной связи проведено моделирование процесса молекулярно-лучевой эпитаксии с целью определения закономерностей при формировании фрактальных металлических пленок платины на поверхности родия. Установлена возможность формирования фрактальных структур как в островковых пленках платины на поверхности родия, так и в сплошной пленке. Установлены параметры компьютерного эксперимента, определяющие переход от отдельных островковых пленок к сплошной пленке в указанной системе. С использованием различных программных продуктов Gwyddion и Image Analysis, а также собственной разработки FractalSurface проанализирован диапазон изменения фрактальной размерности при различных условиях молекулярно-динамического эксперимента методом подсчета кубов. Полученные значения фрактальной размерности в целом находятся в приемлемом согласии между собой, однако существует ряд исключений, которые обсуждаются более подробно. Сравнительный анализ получаемых результатов позволяет формулировать рекомендации для методики создания, корректировки и прецизионного контроля при «выращивании» структур с заданной морфологией поверхности

Каталитические свойства в гетерогенной реакции фентона поверхности нанопористого железа, полученного посредством электрохимического деаллоинга в расплавленных хлоридных смесях

Аннотация: Исследованы образцы частично окисленного микро- и нанопористого железа, полученного методом высокотемпературного деаллоинга железо-марганцевого сплава в солевом расплаве. При помощи электронной микроскопии получены данные о морфологии образцов и составе их поверхности, установлено, что уже после отмывки при комнатной температуре на воздухе образовались оксидные фазы железа в виде вискеров толщиной порядка 10 нм. В ходе получения образцов достигалось количественное удаление марганца из исходного сплава. Оценена каталитическая активность полученных образцов в гетерогенной реакции Фентона по окислению красителя метилового оранжевого пероксидом водорода. На первом этапе протекания реакции, описываемой уравнением реакции первого порядка, ее скорость определялась наиболее активной расходуемой частью образцов, далее реакция переходила в стационарный режим. Более высокой каталитической активностью обладали нанопористые образцы.

Исследование влияния молекулярной массы полиэтиленгликоля на термические превращения наноразмерного оксида меди

Аннотация: В данной работе получены образцы наноразмерного оксида меди, стабилизированного полиэтиленгликолем различных марок с молекулярными массами от 200 до 6000 Да. Методом рентгеновской дифрактометрии исследована кристаллическая структура полученных образцов наноразмерного оксида меди. В результате рентгенофазового анализа установлено, что структура образцов представляет собой моноклинную кристаллическую решетку, с пространственной группой C2/c. Методом фотонно-корреляционной спектроскопии изучено влияние молекулярной массы полимера на размер наночастиц. Анализ результатов исследования показал наличие во всех образцах наноразмерного оксида меди (II), стабилизированного полиэтиленгликолем с различной молекулярной массой, одной фракции частиц, распределение которых по размеру носит мономодальный характер. Установлено, что молекулярная масса полиэтиленгликоля оказывает, влияние на размер частиц CuO в коллоидных растворах, при этом фазовый состав и размеры кристаллитов остаются неизменными. Средний гидродинамический радиус частиц CuO в полученных образцах составляет порядка 140±40 нм. Наименьшие значения гидродинамического радиуса 70±15 нм наблюдаются в образце наноразмерного оксида меди, стабилизированного полиэтиленгликолем с молярной массой 6000 Дa. Методом синхронного термического анализа исследовано влияние стабилизатора с различными молекулярными массами на фазовые переходы образцов при термической обработке. В результате термического анализа установлено, что оптимальной температурой прокаливания порошков наноразмерного CuO является 500°C.