Лаборатория ФХС ИХС РАН

Научно-практическая деятельность

Основное направление научной деятельности – разработка научных основ создания новых стеклообразных химически, биологически и термически устойчивых наноструктурированных материалов функционального назначения с регулируемой структурой и свойствами на основе щелочноборосиликатных (ЩБС) оксидных стеклообразующих систем, склонных к фазовому разделению (ликвации).

I. Создание учебных пособий, обучение, консультирование, экспертиза по следующим вопросам:

  • явление стеклования;
  • фазовое разделение в стеклообразующих оксидных системах;
  • практическое применение явления метастабильной ликвации в стеклообразующих оксидных системах;
  • структура и свойства пористых стекол; методы химического анализа.

II. Разработка технологии и изготовление высококремнеземных пористых стекол на базе ликвирующих стеклообразующих щелочноборосиликатных систем.

Высококремнеземные наноструктурированные пористые стекла - перспективные базовые матрицы для создания новых функциональных материалов, необходимых для решения прикладных задач лазерной техники, оптики, природоохранных задач, модернизации производственных процессов в медицинской и пищевой промышленности, аналитическом приборостроении.

Высококремнеземные пористые стекла представляют собой заготовки различной конфигурации с наноразмерными сквозными порами, обладающие уникальным комплексом свойств: термической, химической, микробиологической и радиационной устойчивостью, стабильностью в широком диапазоне влияния внешних полей, стабильностью свойств во времени, прозрачностью в оптическом диапазоне длин волн в сочетании с регулируемыми структурными характеристиками, большим объемом пор с разветвленной поверхностью, способной к активной хемосорбции самых разнообразных веществ, возможностью их стерилизации и регенерации.

Уникальный комплекс свойств ПС не только обеспечивает преимущества ПС, традиционно используемых в качестве адсорбентов, но и делают ПС перспективным базовым материалом для изготовления:

  • оптических и лазерных стеклообразных элементов различного назначения, в том числе, и для создания интегральных оптических схем фотоники;
  • новых типов разделительных стеклянных мембран;
  • функциональных высококремнеземных элементов для микрофлюидных приборов;
  • композиционных материалов - импрегнированных стекол, получаемых путем введения в поры ПС различных веществ из соответствующего солевого раствора или расплава;
  • кварцоидных стекол – высококремнеземных (содержание SiO2 ~ 96 – 99%) стекол, получаемых путем спекания ПС (в электрической печи либо при воздействии лазерного излучения), в том числе и импрегнированных, по специальным температурно-временным режимам, при которых происходит смыкание пор.

Основные характеристики получаемых пористых стекол:

  • средний радиус пор в диапазоне (1 – 200) нм, пористость  –  (25 – 65) %, удельная поверхность пор  –  (10 – 500) м2/г;
  • микротвердость (200 – 950) кГс/м2;
  • высокое светопропускание в видимой области (95 – 98) %;
  • релеевское либо аномальное светорассеяние;
  • низкое значение коэффициента термического расширения ((5 – 7) × 10-7 K-1).

III. Разработка научных основ технологии композиционных и кварцоидных материалов, а также наноструктурных пористых элементов функционального назначения на базе высококремнеземных пористых стекол.

IV. Измерения свойств материалов.

Для оптимизации технологических режимов создания новых стеклообразных, керамических, вяжущих материалов различного назначения в ЛФХС разработаны методики и создана приборная база для измерения следующих физико-химических свойств материалов:

  • измерение вязкости стекол в интервале вязкостей 1014 – 1010 Пуаз в интервале температур (200 – 800) °С;
  • измерение изменений линейных размеров образцов стекол, керамики, бетонов в интервале температур (20 – 800) °С;
  • исследование химической устойчивости (определение скорости коррозии) стекол в водных кислотно-солевых растворах при температурах (20 – 100) °С (с электронно-микроскопическим контролем состояния поверхности образцов);
  • измерение светопропускания образцов в видимом диапазоне длин волн;
  • измерение текстурных характеристик пористых материалов по методу БЕТ (тепловая десорбция азота) на анализаторе «СОРБТОМЕР-М».

V. Проведение количественного химического анализа неорганических оксидных материалов.

VI. Варка и термическая обработка стекол.


    Rambler's Top100