Колонка редактора

А.Е. Дорошенко¹, В.К. Крутько¹, О.Н. Мусская¹, А.И. Довнар², О.Б. Островская², Е.М. Дорошенко², А.И. Кулак^1
1 ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
² УО «Гродненский государственный медицинский университет»

Аннотация: Электрохимическим осаждением на титановых пластинах при комнатной температуре, pH 5, постоянной плотности тока 30 мА/см², из суспензионного электролита CaCO₃/Ca(H₂PO₄)₂ получены кальцийфосфатные покрытия, содержащие брушит, кальцит и апатит. Биомиметическим методом, путем выдерживания покрытий в концентрированном модельном растворе Simulated Body Fluid, нанесен слой аморфизированного апатита. В результате термообработки при 800°С апатит кристаллизовался в гидроксиапатит, кальцит разлагался до оксида кальция, а титан покрывался слоем оксида титана (IV). Доклинические исследования in vivo на крысах в течение 3 месяцев показали повышенную остеоинтеграцию пластин с кальцийфосфатными покрытиями по сравнению с титаном без покрытия. Титановые имплантаты с кальцийфосфатными покрытиями обогащенными гидроксиапатитом перспективны для использования в нейрохирургии, стоматологии, ортопедии за счет отсутствия воспалительных реакций со стороны организма и повышенной остеоинтегрции.
Ключевые слова: кальцийфосфатные покрытия, брушит, кальцит, модельный раствор SBF, аморфизированный апатит, гидроксиапатит

А.И. Горшков, Е.Н. Грибанов
ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева»

Аннотация: Методом атомно-силовой микроскопии систематически изучены особенности формирования морфологии тонких пленок алюмосиликатов, полученных электрохимически на поверхности алюминиевой подложки из водных растворов силиката натрия и гидроксида натрия. Показано влияние напряжения на форму и характерные размеры элементов поверхности пленок алюмосиликата. Для пленок, синтезированных при более низком напряжении (8 В), характерна аморфная поверхность, состоящая из глобул, размер которых колеблется от 500 нм до 2,5 мкм, для образцов, полученных при более высоком напряжении (более 16 В) в качестве структурных элементов выступают параллелепипеды с линейными размерами 150-250 нм. Установлено, что на первом этапе синтеза происходит травление поверхности алюминиевого анода, а образующиеся ячейки выступают в качестве пор, в которых формируется фаза алюмосиликата. Сделано предположение о формирования пленок по пути автокаталитического зародышеобразования, прямой зависимости скорости формирования кристаллической фазы от напряжения, при котором проведен синтез.
Ключевые слова: синтетические алюмосиликаты, механизм роста, тонкие пленки, морфология поверхности, электрохимический синтез

А.Н. Болотов, О.О. Новикова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Аннотация: На основе магнитных жидкостей реализованы новые эффективные технические устройства, такие как магнитожидкостные подшипники, уплотнения, демпферы. Магнитовязкий эффект присущий магнитным жидкостям может не только улучшить свойства магнитожидкостных узлов, но значительно усложнить их эксплуатацию после продолжительной остановки. Имеется в виду так называемый «стоп-эффект», который возникает из-за аномально высокого предельного напряжения сдвига в наноструктурированной жидкости. Экспериментально изучены пластические свойства магнитной жидкости в зависимости от таких параметров: напряжение сдвига, температура, время структурообразования. Разрушение наноструктуры магнитной жидкости начинается после того, как напряжение сдвига превысит некоторое критическое значение. При напряжениях ниже критического, но выше предельного напряжения сдвига смещение твердой поверхности происходит путем преодоления граничного трения магнитной жидкости по твердой поверхности. Установленный экспериментально экспоненциальный ход температурной зависимости скорости сдвига отражает характер сил, определяющих внутреннее трение в магнитной жидкости.
Ключевые слова: магнитная жидкость, предел текучести, нанодисперсные частицы, магнитное взаимодействие, цепочечная модель

А.Н. Болотов, Л.Е. Афанасьева, В.В. Мешков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Аннотация: Представлены результаты исследований свойств магнитных смазочных масел, синтезированных на основе фторорганических жидкостей и триэтанола. Смазочные свойства масел определялись при граничном режиме трения в условиях средних и высоких контактных давлений. Показано, что магнитные масла на основе перфторполиэфира имеют более высокие смазочные свойства чем масла на основе других жидкостей, особенно в области средних нагрузок. Противоизносные свойства и агрегативная устойчивость этого магнитного масла начинают резко ухудшаться при температуре, превышающей 150°С. Применение в качестве присадки к магнитному маслу перфторполиэфирной жидкости, позволило улучшить противоизносные свойства магнитного масла при средних и высоких контактных давлениях. Смазочные свойства магнитных масел на основе триэтаноламина примерно такие же, как у магнитных масел на основе силоксанов, но несколько хуже, чем у традиционных немагнитных масел. По трибологическим свойствам исследованные магнитные масла сравнимы с традиционным пластичным и жидким смазочными материалами. Наличие у магнитных масел аномальных для жидкостей магнитных свойств значительно расширяет область их эффективного применения.
Ключевые слова: магнитное смазочное масло, фторорганические жидкости, триэтаноламин, нанодисперсные частицы, трение, изнашивание

А.Н. Болотов, О.О. Новикова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Аннотация: В работе проведены исследования изменения топографии поверхности детали из магнитострикционного магнитопласта под воздействием магнитного поля. Теоретический анализ показал, что в композиционных материалах при использовании магнитострикционных частиц дисперсностью 10^-4 ÷ 10^-6 м изменение параметров шероховатости поверхности возможно в диапазоне 10^-7 ÷ 10^-9 м в зависимости от магнитострикционных констант наполнителя. Экспериментально определены локальные изменения топографии поверхности магнитопласта в магнитном поле напряженностью около 560 кА/м, и проведена оценка интегральных изменений, характеризующих поверхность в целом. Для эксперимента выбран композиционный материал, содержащий порошок материала TeFe₂, имеющего уникально высокую линейную магнитострикцию (λ_s = 2‧10³). Установлено, что эффект изменения наношероховатости поверхности проявляется особенно существенно для относительно гладких поверхностей и зависит от состава, концентрации, размеров и ориентации микродисперсного магнитного наполнителя. Для изучаемых поверхностей магнитопластов, изменение высотных параметров шероховатости превышает 5%. В абсолютных значениях изменение топографии поверхности составляет десятки нанометров. В прецизионном машиностроении обнаруженный эффект можно использовать для управления фрикционными характеристиками, в частности для бесконтактного изменения силы трения, регулирования поступления малых доз различных химически активных газов, изменения динамики процессов смачивания твердых поверхностей.
Ключевые слова: магнитострикция, магнитопласт, магнитное поле, топография поверхности, шероховатость поверхности, композиционный материал

Е.А. Богданова¹, Т.Г. Хонина², Н.А. Сабирзянов^1
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
² ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»

Аннотация: В статье обсуждается возможность практического применения гидроксиапатита и фторапатита в качестве компонентов лекарственных средств, фармацевтических композиций и биоматериалов, применение которых основано на трансдермальном пути доставки действующего вещества. С использованием современных физико-химических методов анализа оценены вязкость, плотность, степень дисперсности и транспортные свойства (трансмукозная проницаемость) гидроксиапатита и фторапатита. Особое внимание уделено совместному использованию исследуемых веществ и глицеролатов кремния в качестве проводника, обладающего выраженными транскутанными, пенетрирующими свойствами, способствующему накоплению в биологических мембранах (кожа, слизистая и пр.) применяемых местно лекарственных средств без нарушения ее структуры. Показано, что транспортные свойства, обуславливающие эффективность действия, зависят от физико-химических характеристик пенетрируемых веществ. Диффузионный перенос и возможность осуществления контроля происходящих процессов могут быть использованы для оптимального конструирования лекарственных препаратов для адресной доставки через кожу и слизистые оболочки.
Ключевые слова: гидроксиапатит, фторзамещенный гидроксиапатит, глицеролаты кремния, транмукозная проницаемость

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

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 алюминием, кремнием, никелем, гафнием и титаном. Синтезированные образцы аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа. Показано влияние качественного и количественного состава композита на протекание процессов спекания и прочностные характеристики исследуемых образцов. Экспериментально установлено, что наиболее перспективной для разработки на ее основе биокомпозитов является система Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ – Ti. Композиционные материалы данного состава с содержанием допирующего компонента (10-20 масс.%), обладают плотной равномерной структурой с высокой степенью кристалличности, с развитой пористостью, являются перспективным материалом для дальнейших исследований с целью внедрения его в медицинскую практику. На разработанный композиционный материал подана заявка на патент.
Ключевые слова: гидроксиапатит, титан, спекание, композиционные биоматериалы, кристалличность, микротвердость

А.Н. Белов¹, Н.В. Востров², Г.Н. Пестов¹, А.В. Солнышкин^2
1 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
² ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящей работе описано формирование пленочных структур на основе полярного сополимера винилиденфторида с трифторэтиленом P(VDF-TrFE) с помощью процесса покапельного локального нанесения на металлизированные подложки. Сформированные образцы представляли собой кроссбар структуры массива микроостровков сегнетоэлектрика P(VDF-TrFE), металлизированных никелевыми дорожками с использованием комбинированного метода 2D печати. Рассмотрен ряд растворителей для полимера с различными вязкостью и дипольным моментом и показано их влияние на геометрию и проявление полярных свойств напечатанных слоев. Метом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика определены значения пьезоэлектрического модуля d₃₃ на наномасштабном уровне, которые соответствуют аналогичные значения для пленок P(VDF-TrFE), полученных стандартным методом кристаллизации из раствора. На основе амплитудных значений пироэлектрического тока I_max, регистрируемого динамическим методом, определена величина пироэлектрического коэффициента p, варьирующаяся в пределах от 2⋅10^–5 до 4⋅10^–5 Кл/(м² ⋅К), что сравнимо с величиной пирокоэффициента пленок P(VDF-TrFE), полученных стандартным методом. Наибольшие значения d₃₃ и p соответствуют структурам, полученным из растворов с содержанием в исходном растворителе более 20% пропиленкарбоната, молекулы которого обладают большим (4,9 Д) дипольным моментом.
Ключевые слова: сегнетоэлектрический полимер, 2D-печать, пьезоэлектрический эффект, пироэлектрический эффект, пьезосиловая микроскопия

А.Н. Белов¹, Н.В. Востров², Г.Н. Пестов¹, А.В. Солнышкин^2
1 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
² ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Настоящая работа посвящена технологическим особенностям создания массива пироэлектрических наночастиц, размещенных в порах мембраны оксида кремния, обеспечивающей их теплоизоляцию как друг от друга, так и от поддерживающей подложки. Установлены механизмы анодного окисления структуры Al/Ti/SiO₂, обеспечивающие самоорганизацию наноструктурированной оксидной маски с заданными геометрическими параметрами. Показано, что с некоторой толщины адгезионного слоя, не происходит зарастания открытых областей маски наночастицами оксида титана. Определены закономерности способа локального ионного травления многослойных структур, обеспечивающая контроль глубины образуемых пор за счет контроля ионного тока. Установлена корреляция латерального размера углублений в кремнии с величиной аспектного отношения пор оксида алюминия. Продемонстрирована возможность формирования мембраны оксида кремния со встроенными в его поры наночастицами пироэлектрического полимера.
Ключевые слова: полимерный пироэлектрик, пористый оксид кремния, ионно-лучевое травление, ИК-фотоприемник, пористый анодный оксид, алюминия, микромембрана, анизотропное травление

А.Ю. Атаева
ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»

Аннотация: Работа посвящена экспериментальному исследованию поведения пузырьков при улавливании пылевидных материалов с наночастицами при соударении газожидкостных струй в барботажном слое. В статье рассмотрены вопросы применения каналов в струйном барботере и зависимость для выявления горизонтального перемещения в них пузырьков с наночастицами. Целью проведения данного этапа исследований является изучение поведения пузырьков газожидкостных струй при выходе без направляющего канала и через направляющий канал. Проанализированы результаты проведенных опытов на запатентованной конструкции струйного барботера. В статье представлены результаты проведенных опытов по изучению форм и размеров образующихся газовых пузырьков. Приведены графики, построенные после обработки кадров кинограммы по данным проведенных экспериментов. На базе предварительных испытаний обоснованы особенности использования каналов для создания соударения струй в экспериментальной установке для увеличения диапазона улавливаемых твёрдых частиц, включая наночастицы.
Ключевые слова: экосистема, пылегазоуловитель, наночастицы, канал, мокрое пылеулавливание, барботаж