|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материаловедение №9 за 2022 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Содержание номера
Физические основы материаловедения
- Взаимодействие окисленных многостенных углеродных нанотрубок с короненом на графитовых электродах: электрохимическое тестирование О. Н. ПОНАМОРЕВА1, д-р хим. наук, В. И. ПАНКОВСКАЯ1, С. В. АЛФЕРОВ1, канд. хим. наук, Т. П. ДЬЯЧКОВА2, д-р хим. наук, проф., В. А. АЛФЕРОВ1, канд. хим. наук1ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», г. Тула, 300012, РФ,e-mail: olgaponamoreva@mail.ru,2ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбов, 392000, РФ, 3
DOI: 10.31044/1684-579X-2022-0-9-3-9Исследованы возможности активации углеродных электродов окисленными многостенными углеродными нанотрубками и гибридными наноматериалами на основе углеродных нанотрубок и коронена, который можно рассматривать как элементарный фрагмент графена. Электрохимические свойства модифицированных электродов на примере графитовых грифельных электродов и углеродных электродов, полученных трафаретной печатью, изучены методом циклической вольтамперометрии. Показано, что модификация поверхности электродов углеродными нанотрубками многократно увеличивает эффективность электрохимических процессов в обеих системах, что свидетельствует о перспективах использования графитовых грифелей в электроанализе и для создания биоэлектродов. Однако вопреки ожиданиям, адсорбция коронена на окисленных многостенных углеродных нанотрубках уменьшает наблюдаемый эффект. Приведена схема предполагаемого взаимодействия нанотрубок и коронена, объясняющая полученные результаты. Моделирование процессов электрокаталитического окисления—восстановления метиленового синего на модифицированных электродах подтверждает предложенную схему взаимодействия окисленных углеродных нанотрубок и коронена.
Ключевые слова: графитовые грифельные электроды, коронен, многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ), циклическая вольтамперометрия, электрокатализ, метиленовый синий.
Структура и свойства материалов
- Влияние двух типов малослойных графитовых фрагментов на вязкоупругие свойства пластичных смазочных материалов М. А. ШИЛОВ1,2, канд. техн. наук, А. А. БУРКОВ3, канд. хим. наук, Д. Н. СТОЛБОВ4, С. В. САВИЛОВ4, д-р хим. наук, А. И. СМИРНОВА1*, канд. физ.-мат. наук, Н. В. УСОЛЬЦЕВА1, д-р. хим. наук1НИИ наноматериалов, Ивановский государственный университет, Иваново, 153025, РФ,2Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина, Иваново, 153003, РФ,3Вятский государственный университет, Киров, 610000, РФ,4Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, 119991, РФe-mail: antonia_smirnova@mail.ru, 10
DOI: 10.31044/1684-579X-2022-0-9-10-21Методом осцилляционных деформаций исследованы вязкоупругие свойства дисперсий малослойных графитовых фрагментов (МГФ) и их азот-допированных аналогов (N-МГФ) в трех промышленно выпускаемых пластичных смазочных материалах (ПСМ I—III) и в модельной базовой смазке — вазелине медицинском (VM). Диапазон концентраций добавок углеродных наноструктур варьировался от 0,1 до 1,5% (мас.). При концентрациях от 0,1 до 0,5% (мас.) дисперсии сохраняют вязкоупругие свойства базовых ПСМ. При концентрациях 1,0 и 1,5% (мас.) дисперсии переходят в область вязкого состояния. Преимущественный вклад в изменение вязкоупругих свойств дисперсий носит тип базовой основы. Тем не менее, влияние особенностей структуры присадок МГФ и N-МГФ можно отчетливо проследить на примере их дисперсий в VM, не содержащем загустителей и иных присадок. Использование модели Максвелла для вязкоупругого тела позволило рассчитать величину времени релаксации и корреляционной длины каркаса загустителя, а также объяснить изменение этих параметров для исследованных дисперсий при варьировании концентрации наноуглеродных структур.
Ключевые слова: малослойные графитовые фрагменты, пластичные смазочные материалы, дисперсии, реология, вязкоупругость, модель Максвелла.
Функциональные материалы
- Реологические и физико-механические свойства морозостойких смесевых эластомеров Н. В. ШАДРИНОВ, канд. техн. наук, В. Д. ГОГОЛЕВФГБУН ФИЦ Якутский научный центр СО РАН — обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск, 677007, РФ,e-mail: nshadrinov@gmail.com, 22
DOI: 10.31044/1684-579X-2022-0-9-22-28Представлены результаты исследования реологических и физико-механических свойств смесевой композиции на основе бутадиен-нитрильного каучука БНКС-18АМН, сверхвысокомолекулярного полиэтилена GUR 4113 и хлоропренового каучука DENKA S-40. Показано, что введение 5 масс. ч. ХК в смесевую композицию БНКС-18АМН / СВМПЭ позволяет повысить прочностные показатели, твердость, износостойкость и морозостойкость вулканизатов.
Ключевые слова: бутадиен-нитрильный каучук, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, хлоропреновый каучук, смесь полимеров, реологические свойства, физико-механические свойства, морозостойкость.
- Поверхностные свойства компонентов системы InP—ZnS И. А. КИРОВСКАЯ , д-р хим. наук, Р. В. ЭККЕРТ, А. О. ЭККЕРТ, канд. хим. наук, Н. В. ЧЕРНОУСОмский государственный технический университет, г. Омск, 644050, РФ,e-mail: iakirovskaya@omgtu.tech, 29
DOI: 10.31044/1684-579X-2022-0-9-29-34С использованием метода ИК-спектроскопии МНПВО изучены химический состав поверхностей твердых растворов и бинарных компонентов системы InP—ZnS, экспонированных на воздухе и после термической, вакуумной обработки.
Методами гидролитической адсорбции, неводного кондуктометрического титрования, механохимии исследованы кислотно-основные свойства поверхностей компонентов системы, отнесенных к слабокислой области (pHизо < 7). Показана возможность использования полученных материалов для изготовления сенсоров на микропримеси основных газов.
Сделано заключение о природе активных центров, механизмах кислотно-основных взаимодействий.
Установлены закономерности изменений с составом кислотно-основных свойств, которые носят преимущественно статистический характер. Подтверждено влияние на характер концентрационных зависимостей свойств твердых растворов степени различия основных объемных свойств, в частности, ширины запрещенной зоны (ΔЕ) исходных бинарных соединений (InP, ZnS).
На основе выявленной корреляции между закономерностями изменений поверхностных и объемных свойств обоснован менее трудоемкий и затратный путь поиска новых материалов для сенсорной техники по известным объемным свойствам.
Даны и реализованы практические рекомендации по использованию полученных материалов в сенсорной технике, закрепленные патентами.
Ключевые слова: твердые растворы, новые материалы, поверхностные свойства, активные центры, механизмы, закономерности изменений свойств, корреляции, сенсоры, практические рекомендации.
Современные технологии
- Исследование процесса горячего прессования порошковой смеси быстрорежущей стали с диффузионно-легированной добавкой А. С. АХМЕТОВ, Ж. В. ЕРЕМЕЕВА, д-р техн. наук, проф., С. И. РУПАСОВНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, 119049, РФ,e-mail: aman1aotero@gmail.com, 35
DOI: 10.31044/1684-579X-2022-0-9-35-40В работе отмечены проблемы производства быстрорежущей стали и предложена альтернатива традиционному распыленному порошку — порошковая смесь с добавкой диффузионно-легированной смеси, получаемой из исходного сырья вольфрама, молибдена и кобальта на железном порошке восстановлением в водороде. Смешивание полученной смеси с порошками элементов, входящих в состав быстрорежущей стали Р6М5К5 в планетарной центробежной мельнице привело к образованию пластинчатых частиц, смесь имела монофракционный гранулометрический состав в пределах 0,1—100 мкм. После было проведено холодное прессование с дальнейшим спеканием и горячее прессование смеси, в ходе которых была образована структура с дисперсными включениями карбидов и фазы, предположительно, на основе феррованадия, и железной матрицы с растворенными в ней легирующими элементами. Плотность при горячем прессовании составила 7,07 г / см3 и твердость 63,1 HRA.
Ключевые слова: порошковая металлургия, быстрорежущая сталь, горячее прессование, диффузионное легирование, водород.
Композиционные материалы
- Механические свойства композиционных материалов на основе волокнистой матрицы сложного состава В. Г. НАЗАРОВ1, д-р техн. наук, Т. А. ЛЕЩЕНКО2, Н. В. ЧЕРНОУСОВА2, канд. техн. наук, А. В. ДЕДОВ1, д-р техн. наук1Московский политехнический университет, Москва, 107023, РФ,2Российский государственный университет имени А. Н. Косыгина, Москва, 117997, РФ,e-mail: dedovs55@rambler.ru, 41
DOI: 10.31044/1684-579X-2022‑0‑9-41-46Исследованы формирование структуры и механические свойства композиционных материалов на основе нетканого полотна из смеси волокон с линейной плотностью 0,33 и 1,7 текс, пропитанного латексом СКН-40. Установлена усадка волокнистой матрицы в процессе сушки пропитанного полотна. Пропитка не влияет на прочностные характеристики композиционного материала, но при ее увеличении наблюдается возрастание сопротивления растяжению в поперечном направлении композиционного материала, в продольном направлении оно увеличивается при степени пропитки более 0,2.
Ключевые слова: композиционный материал, нетканое иглопробивное полотно, волокна различной линейной плотности, латекс, механические свойства.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|