ФХ-2022

А.А. Остроушко¹, С.Ю. Меньшиков², Д.А. Роженцев³, Н.К. Ткачев³, А.Я. Голуб¹, М.О. Тонкушина^1
1 ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
² ФБГОУ ВО «Уральского государственного горного университета»
³ ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Показана каталитическая активность в реакции водно-эмульсионной полимеризации скипидара
нескольких наноструктурированных материалов: нанокластерный полиоксометаллат кеплератного типа Mo₇₂Fe₃₀, нанопористое железо и нанопористый композит интерметаллидов Pd₂In@Pd₃In, полученные деаллоингом эквиатомных сплавов Fe – Mn и Pd – In. Выход чистых политерпеновых смол при использовании инициирования персульфатом калия зависит от характера контактирования катализаторов и субстратов: жидкое-жидкое или твердое-жидкое-жидкое: для растворов полиоксометаллата и нанопористых металлических образцов, соответственно. В качестве реакционной среды для сравнения была взята система, не содержавшая катализаторы. На основе полученных данных о температуре размягчения определена молекулярная масса образцов смолы. Для идентификации полученных продуктов использован метод инфракрасной спектроскопии. В реакционной среде (преимущественно водной) после выделения политерпеновых смол при помощи
хроматографического анализа обнаружены такие ценные продукты как альфа–терпинеол, используемый как полупродукт для получения ароматизаторов и флотагент.
Ключевые слова: наноструктурированные катализаторы инициирования, полиоксометаллаты, металлы, эмульсионная полимеризация, скипидар, политерпеновые смолы, персульфат калия

Н.В. Пермяков, А.И. Лебедева, Е.В. Мараева
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Работа посвящена поиску научно-технического решения по созданию филаментов на основе гидроксиапатита и поликапролактона для экструзионной трехмерной печати. Порошки гидроксиапатита получены методом химического осаждения с использованием микроволнового излучения, определен средний размер частиц в порошке. Предлагаются варианты создания филамента методом экструзии на основе композиции гидроксиапатита и поликапролоктона для последующей печати скаффолдов — временных каркасов, необходимых для формирования новых функциональных тканей. Получены изображения поверхности гидроксиапатита кальция с помощью сканирующего зондового микроскопа для оценки параметров шероховатости поверхности, являющейся одним из важнейшим факторов для успешной адгезии клеток к поверхности скаффолда при процессах остеоинтеграции.
Ключевые слова: гидроксиапатит, поликапролактон, трехмерная печать, нанокомпозит, скаффолд, сканирующая зондовая микроскопия

В.М. Юров¹, Д.А. Ибрагимова², В.С. Портнов¹, А.Д. Маусымбаева^1
1 Карагандинский технический университет
² АО «Шубарколь Комир»

Аннотация: Редкие металлы углей месторождения Шубарколь имеют толщину поверхностного слоя около 3 нм, т.е. представляют собой наноструктуру. Толщина поверхностного слоя самого угля равна около 0,2 мкм, т.е. представляет собой мезоструктуру. Радиус поры в угольном веществе равен 30,6 нм, что соответствует мезопорам, а удельная поверхность угля равна 857 м2/г. Редкие металлы либо в виде
чистых примесей (~3 нм), либо в виде окислов (~7 нм), либо в виде органических примесей (~1-3 нм), свободно входят в мезопоры угля. Формы нахождения урана и редких металлов в углях Шубаркольского месторождения свидетельствуют о том, что их концентрирование в угле обусловлено ведущей ролью гидрогенного механизма. В слое d(I) все редкие металлы представляют собой нанолюминофоры, которые можно рассматривать как чувствительные молекулярные зонды для исследования структуры угля. Подчеркнуто, что влияние размерных эффектов на кинетику затухания
люминесценции и аномальную термализацию редких земель нетрудно получить экспериментально. Фрактальная размерность угля Шубарколя равна 2,60, что ниже, чем у антрацита – 2,74. В мезопористой структуре угля Шубарколя весьма развита адсорбция примесей редких металлов вследствие формирования на поверхности этих мезопор адсорбционных слоев, которые приводят к объемному заполнению этих пор путем механизма капиллярной конденсации.
Ключевые слова: поверхностный слой, редкий металл, наноструктура, мезоструктура, атомный объем, размерный эффект, угольное вещество, фрактал

С.А. Бибанаева
ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Работа посвящена изучению возможности получения синтетических алюмосиликатных цеолитов натрия и кальция из оборотных растворов глиноземного производства гидрощелочным способом. Изучен химический качественный и количественный состав, морфология цеолитов, полученных в
условиях высокотемпературного автоклавного выщелачивания. Проведены рентгенофазовые
исследования, направленные на определение состава и структуры полученных алюмосиликатных цеолитов. Показана перспективность метода автоклавного синтеза синтетических цеолитов с высоким выходом конечного продукта с размером частиц не более 5 мкм. Установлено, что способ позволяет осуществить производство цеолитов параллельно технологической схеме переработки бокситов на глиноземном заводе, при этом минимально утяжеляя производственный процесс. Полученный алюмосиликатный цеолит обладает широким спектром применения в различных
отраслях. По результатам исследований было подано 2 заявки на получение патентов на изобретение.
Ключевые слова: оборотный раствор, цеолит, алюмосиликат кальция, переработка, оксид кальция, глиноземное производство

А.В. Блинов, К.С. Сляднева, А.А. Гвозденко, А.Б. Голик, М.А. Тараванов, Е.Д. Назаретова
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В статье представлены результаты исследования влияния скорости перемешивания на дисперсные характеристики наноэмульсий жирорастворимого витамина E (альфа-токоферол ацетат). Скорость перемешивания варьировали в диапазоне 3000-22500 об/мин. В качестве выходного параметра рассматривали средний гидродинамический радиус мицелл жирорастворимого витамина E, который определяли методом динамического рассеяния света. Установлено, что в результате синтеза формируются мицеллы эмульсии жирорастворимого витамина E, имеющие мономодальное распределение по размерам. Наименьший средний гидродинамический радиус частиц составил 22 нм. Установлено, что увеличение скорости перемешивания с 3000 до 22500 об/мин вызывает уменьшение среднего гидродинамического радиуса мицелл. Наибольшие изменения наблюдаются при τ = 30 с, уменьшение среднего гидродинамического радиуса мицелл R_m происходит в 3,3 раза (с 210 до 63 нм). Важно отметить, что увеличение других параметров синтеза также приводит к уменьшению значения среднего гидродинамического радиуса мицелл наноэмульсий витамина Е. При ν = 22500 об/мин увеличение времени перемешивания с τ = 30 с до τ = 270 с приводит к уменьшению R_m на 19 нм (с 63 до 44 нм).
Ключевые слова: витамин E, наноэмульсии, гидродинамический радиус, скорость перемешивания

А.А. Блинова¹, М.А. Ясная¹, Д.Г. Маглакелидзе¹, М.А. Тараванов¹, В.А. Лапин^1,2, П.С. Леонтьев^1
1 ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
² ФГАОУ ВО «Северо- Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В данной работе представлены результаты исследования процесса стабилизации наночастиц силиката цинка с использованием аминокислоты L-гистидина. В качестве прекурсора использовали ацетат цинка, в качестве осадителя – силикат натрия, стабилизатором выступала аминокислота L-гистидин. Синтез осуществляли методом химического осаждения в водной среде. Провели синхронный термический анализ, в результате которого установлено, что добавление аминокислоты
в наноразмерный силикат цинка оказывает большое влияние на кристаллическую структуру и термические переходы для данного материала. Далее провели рентгенофазовый анализ, который показал, что частицы силиката цинка имеют аморфную структуру и находятся в наноразмерном состоянии. Затем исследовали процесс взаимодействия аминокислоты с частицей силиката цинка методом ИК-спектроскопии. Результаты исследования показали, что стабилизация частиц сопровождается образованием химической связи между кремнием в молекуле силиката цинка и аминогруппой в молекуле L-гистидина.
Ключевые слова: наноразмерный силикат цинка, аминокислота L-гистидин, ацетат цинка, силикат натрия, фазовый состав, синхронный термический анализ, дериватограмма, ИК-спектроскопия, порошковая дифрактометрия

Е.А. Богданова, В.М. Скачков, К.В. Нефедова
ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

Аннотация: Упрочненный композиционный материал с пористой структурой получен путем механохимичекого
синтеза наноструктурированного гидроксиапатита, синтезированного методом осаждения из водного раствора, с армирующими добавками диоксида циркония и кремниевой кислоты. В качестве связующего вещества использован пищевой желатин. Оценено влияние фазового состава на физико-
химические свойства покрытий (адгезионная прочность, микротвердость, удельная поверхность, микроструктура). Установлено, что использование композиционного материала совместно с желатином в составе биоактивного покрытия позволяет повысить его твердость и адгезионную прочность. На разработанные биоактивные покрытия на основе наноразмерного гидроксиапатита и биогенных элементов со связующим агентом подана заявка на патент. Разработан состав сухой смеси на основе гидроксиапатита, что обеспечивает длительный срок хранения без негативных последствий и создает простые условия транспортировки. Разведение сухой смеси дистиллированной водой дает суспензию, которую удобно использовать для нанесения покрытий на имплантаты любой конфигурации.
Ключевые слова: гидроксиапатит, композиционные материалы, биогенные элементы, желатин, коллаген, биоматериал, биоактивные покрытия, адгезия

В.К. Крутько, А.Е. Дорошенко, О.Н. Мусская, А.И. Кулак
ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»

Аннотация: В водной среде из суспензии CaCO₃ / Ca(H₂PO₄)₂ при соотношениях Ca/P 1,33, 1,50, 1,67, pH 5-7 и времени созревания 21-50 сут получены кальцийфосфатные композитные порошки, состоящие из брушита и кальцита. Продолжительное созревание (до 68 сут) композитных кальцийфосфатных порошков приводило к гидролитическому переходу брушита в октакальцийфосфат, количество которого увеличивалось с увеличением длительности стадии созревания. Высушивание кальцийфосфатных порошков при 37°С в течение 24 ч способствовало частичному переходу метастабильной фазы октакальцийфосфата в апатит, представленный аморфным фосфатом кальция. Наличие на ИК-спектрах плеча колебаний О–Н при 633 см^-1 указывает на присутствие апатита в кальцийфосфатных порошках. Использование электрического тока (20 мА/см², 3–20 мин) для локального повышения значения pH позволило увеличить количество октакальцийфосфата в составе
композитного порошка, обладающего характерной морфологией розеток из тонких пластинчатых кристаллитов.
Ключевые слова: октакальцийфосфат, кальцит, монокальцийфосфат моногидрат, брушит, апатит, гидролитическое созревание

К.Г. Савина, И.Р. Галузин, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов, А.Д. Веселов, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В данной работе методом молекулярной динамики с использованием потенциала сильной связи исследовались биметаллические наночастицы Ni@Ag и Ag@Ni с общим количеством атомов 4000. Установлены закономерности сегрегации и структурообразования, описаны их характерные особенности. На основе анализа поведения калорических зависимостей потенциальной части удельной внутренней энергии определялась температура плавления и кристаллизации. Полученные данные позволяют говорить о том, что процессы сегрегации, в частности степень ее выраженности в наночастицах Ni@Ag и Ag@Ni, связаны со стабильностью этих наночастиц. Выше 900 K оболочка из серебра теряет свою стабильность, тогда как ядро никеля остается твердым и сохраняет свою структуру. При этом в наночастице Ni₆₇₅@Ag₃₃₂₅ процессы поверхностной сегрегации атомов ядра были менее выражены, тогда как в наночастице Ag₆₇₅@Ni₃₃₂₅ атомы серебра активно сегрегировали на поверхность наночастицы. Проанализированы особенности и принципиальные различия в процессах плавления и кристаллизации данных наносистем, а так же температурные диапазоны их стабильности. Показана связь между степенью интенсивности сегрегационных процессов наносплавов в ходе моделирования и стабильностью этих систем.
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, биметаллические наночастицы, никель, серебро, сегрегация, структурообразование, стабильность, ядро-оболочка

Д.А. Кравченко, О.Н. Медведева
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящее время технологии 3D печати являются молодым и активно развивающимся сектором производства, охватывающим множество областей экономики, от аэрокосмической области и машиностроения до медицины. Очевидным преимуществом внедрения аддитивных технологий в медицине, в частности, в стоматологии, является высокая точность изготовления сложных изделий, индивидуализация имплантов и протезов для их максимального соответствия области повреждения или заменяемому объекту, существенное уменьшение расхода как материалов изделия, так и вспомогательных материалов. Однако с активным внедрением аддитивных технологий возникают вопросы о границах применимости и надежности их использования. В рамках данной работы исследованы свойства стоматологических коронок, изготовленных из никель-хромового сплава НХ-Дент NS vac и кобальт-хромового порошка ПР-КХ28М6. Для изготовления образцов применялись технология селективного лазерного плавления, относящаяся к числу аддитивных технологий, и технология литья в форме. Проведен сравнительный анализ микроструктуры образцов, профиля поверхности и твердости по Виккерсу.
Ключевые слова: аддитивные технологии, медицина, стоматология, технология селективного лазерного плавления, селективное лазерное плавление, микроструктура, профиль поверхности, твердость образцов