


Том 49, № 3 (2023)
Статьи
Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K5, K7, K8 для самосборки кристаллических структур Lu66Te24-mC90, Te4Lu28-oC32, Lu3(TeLu3)Lu2-hP9 и Lu4Te4-cF8
Аннотация
С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Lu4Te4-oF8 (Fm-3m, V = 211.0 Å3), Te4Lu28-oC32 (Cmcm, V = 908.3 Å3), Lu3(TeLu3)Lu2-hP9 (P-62m, V = 908.3 Å3), Lu66Te24-mC90 (C12/m1, V = 2467.2 Å3). Для кристаллической структуры Lu4Te4-oF8 установлены кластеры-прекурсоры K8 = 0@Te4Lu4 с симметрией -43m, для Te4Lu28-oC32 – тетраэдрические кластеры-прекурсоры K4 = 0@Lu4 и K4 = 0@TeLu3 с симметрией 2 и m, для Lu3(TeLu3)Lu2 – кластеры-прекурсоры K7 = = 0@Lu3(TeLu3) с симметрией 3m и спейсеры Lu. Для кристаллической структуры Lu66Te24-mC90 установлены кластеры-прекурсоры в виде пирамиды K5 = 0@Lu5 с симметрией 2, тетраэдры K4 = 0@Lu4 с симметрией 2, тетраэдры K4 = 0@TeLu3 и тетраэдры K4 = 0@Te2Lu2, и кольца K3 = 0@TeLu2, участвуют в образование супракластеров-тримеров. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → → слой → каркас.



Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K4, K5, K9 для самосборки кристаллических структур Zr72P36-oS108, Zr18Ni22-tI40, Zr4Ni4-oS8
Аннотация
С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Zr72P36-oS108 (a = 29.509 Å, b = 19.063 Å, c = 3.607 Å, V = 2029.49 Å3, Cmmm), Zr18Ni22-tI40 (a = b = 9.880 Å, c = 6.610 Å, V = 645.23 Å3, I4/m. Zr4Ni4-oS8 (a = 3.271 Å, b = 9.931 Å, c = 4.107 Å, V = 133.43 Å3, Cmcm. Для кристаллической структуры Zr72P36-oS108 установлены 40 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5, 6, 7. Определены структурные единицы в виде пирамиды K5 = 0@PZr4, тетраэдра K4 = 0@Zr4, супратетраэдра K9 = Zr(Zr4P4) из четырех связанных тетраэдров. Для кристаллической структуры Zr18Ni22-tI40 также определены супратетраэдры K9 = Ni(Zr4Ni4). Для кристаллической структуры Zr4Ni4-oS8 определен кластер-прекурсор в виде тетраэдра K4 = Zr2Ni2. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.



Зависимость нелинейного показателя преломления лазерных и оптических стекол от их оптических постоянных
Аннотация
Изучено влияние показателя преломления nD и средней дисперсии (nF – nC) на нелинейный показатель преломления лазерных и оптических стекол для активных элементов и элементов “белой оптики” мощных импульсных усилителей излучения. Показано, что нелинейный показатель преломления исследованных стекол не превысит предельно допустимого значения в 1.20 × 10–13 см2/В2, если их показатель преломления в зеленой (желтой) области спектра будет ниже 1.550, а средняя дисперсия – меньше 0.00820. При этом установлено, что нелинейный показатель преломления исследованных стекол практически линейно зависит как от показателя преломления, так и от средней дисперсии. Высказано предположение, что атермальные фосфатные кроны с нелинейным показателем преломления ниже указанного предельного значения могут служить основой для получения неодимовых стекол с низким нелинейным показателем.



Твердые углеродные продукты распада изобутана в лазерной плазме
Аннотация
Изучены свойства углеродных пленок, полученных воздействием лазерной плазмы на простейшие газообразные углеводороды. Исследовано изменение свойств этих пленок в результате последующей термической или лазерной обработки. Углеродные пленки, нанесенные на холодную подложку, имеют сложную природу, близкую к природе толинов. В них присутствую атомы углерода в sp2- и в sp3-гибридном состоянии в соизмеримых количествах, различные фрагменты структуры, содержащие водород и кислород. Термический отжиг пленок приводит к снижению концентрации водород- и кислородсодержащих структур, к унификации структуры на основе атомов углерода в sp3-гибридизации и образованию так называемой алмазоподобной структуры. Такие пленки образованы сферическими частицами со средним диаметром 7–8 нм. Лазерный отжиг, а также получение пленки с прямым постоянным лазерным воздействием приводит к образованию графеноподобной структуры, подразумевающей sp2-гибридизацию углерода.



Вязкость, свободная энергия активации и температура стеклования калиевоборатных расплавов K2O–B2O3
Аннотация
Вязкость калиевоборатных расплавов измерена в интервале температур 918–1699 K с помощью вибрационного вискозиметра. Содержание оксида калия в расплавах варьировалось от 0.74 до 28.46 мол. %. С использованием конфигурационно-активационной модели рассчитаны параметры энергии активации вязкого течения стеклующихся расплавов (конфигурационная энергия активации (εh) и энергия переключения мостиковых кислородных связей (U∞)) для двух температурных интервалов 918–1400 K и 1400–1699 K. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определена температура стеклования (Tg) расплавов, построена концентрационная зависимость температуры стеклования от содержания оксида калия в расплаве.



Синтез и исследование новых стеклообразных материалов с двумя магнитными подсистемами (Fe3O4 и MnxOy)
Аннотация
Синтезированы новые стеклообразные композиционные материалы (КМ) с двумя магнитными подсистемами путем пропитки магнетитсодержащих матриц из железосодержащих нанопористых стекол в водных растворах MnCl2 и H2C2O4 и последующего формирования оксидов марганца MnxOy (x = 1, 2, 3; y = 1, 2, 3, 4) внутри порового пространства матриц в результате термолиза продукта реакции допантов (MnC2O4). Исследованы химический (элементный) и фазовый составы, валентно-координационное состояние железа и марганца, а также характеристики магнитного состояния синтезированных КМ в сравнении с характеристиками нанопористых матриц.



Исследование резистивных свойств свинцовосиликатных стекол после химического воздействия
Аннотация
Исследовано изменение резистивных характеристик свинцовосиликатных стекол после обработки в щелочных и кислотных растворах. Установлено, что химическая обработка стекол и, соответственно, заготовок микроканальных пластин влияет на высокотемпературную ионную проводимость при неизменной энергии активации электропроводности. Показано, что обработка стекол в растворах NaОH и HF способна значительно изменить электрическое сопротивление.



Моделирование расплавов SiO2 и процессов образования стекол методом молекулярной динамики
Аннотация
Методом молекулярной динамики с использованием потенциалов ReaxFF исследован процесс плавления кварца и кристобалита, а также аморфные структуры, полученные путем охлаждения расплава на разных стадиях плавления. В расплавах кварца обнаружено длительное сохранение унаследованного от кристаллической фазы избытка 8-звенных колец. При этом в расплавах кристобалита аналогичного сохранения 6-звенных колец не наблюдается. Таким образом, можно сказать, что расплавы кварца и полученные из них стекла обладают структурной памятью, в отличии от расплавов кристобалита. Выявлено увеличение количества 4-звенных колец с ростом температуры. Обсуждается ряд других особенностей полученных аморфных структур, рассматриваемых нами как модели стекол.



Формирование волноводных слоев на поверхности стекла К-8, полученных терморадиационным ионным обменом
Аннотация
Произведена низкотемпературная термообработка стекла К-8 при температурах 350–500°С в щелочных расплавах солей NaNO3 и CsNO3 как в поле гамма-излучения источника 60Со при мощности дозы 3000 Р/с, так и вне поля. Под влиянием терморадиационной обработки вследствие ионообменной диффузии \({\text{Na}}_{{{\text{{с}{т}{е}{к}{л}{а}}}}}^{ + }\) ↔ \({\text{Cs}}_{{{\text{{р}{а}{с}{п}{л}{а}{в}}}}}^{ + }\) в поверхностном слое стекла создавались механические сжимающие напряжения, которые приводили к формированию волноводного слоя заданной толщины, увеличению прироста показателя преломления, количества волноводных мод и глубины волноводного слоя.



Синтез и характеризация керамики BaxMg(2 – x)F4, активированной вольфрамом
Аннотация
Впервые показана возможность радиационного синтеза люминесцирующей керамики из смеси фторидов Ba, Mg и оксида WO3. Синтез реализован в мощном потоке электронов с энергией 1.4 МэВ путем прямого воздействия радиации на шихту. Показано, что в спектре фотолюминесценции синтезированных материалов наблюдается характерная полоса, обусловленная введением вольфрама, что свидетельствует о вхождении вольфрама в решетку при радиационном синтезе без использования дополнительных веществ в шихте.



Механоактивация клиноптилолитов с гидрофосфатами натрия и аммония для улучшения их электрофизических свойств
Аннотация
Исследована механохимическая активация цеолитовых (клиноптилолитовой и клиноптилолит-стильбитовой) пород с кислыми солями – гидрофосфатом натрия, гидрофосфатом аммония, при соотношении исходных компонентов 1 : 1 мас. ч. в вибрационном истирателе ИВС-4 (1500 об./мин, 0.6 кВт, энергонапряженность 4 Вт/г, стальная размольная гарнитура). Методами инфракрасной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектрометрии, рентгенофазового анализа, дифференциально-сканирующей калориметрии изучены структура, химический и фазовый состав, термическая устойчивость модифицированных солями цеолитовых образцов. Измерено удельное объемное сопротивление таблетированных образцов с использованием трехэлектродной схемы. Установлено, что электропроводность модифицированных гидрофосфатами натрия и аммония высококремнистых цеолитовых пород составляет 2.2 × 10–6 до 2.4 × 10–5 См м–1 при 25°С. Показано, что механохимическая активация клиноптилолитовой и клиноптилолит-стильбитовой пород с гидрофосфатом натрия в виброистирателе при дозе подведенной механической энергии 2.4 кДж/г способствует повышению проводимости механоактивированных цеолитов в 140 и 470 раз при 25, в 30 и 490 раз при 100°С соответственно. Это позволяет рассматривать механохимическую активацию как перспективный метод повышения электрофизических свойств минеральных материалов.



Исследование реакционно-спеченных материалов B4C–SiC, полученных методом горячего шликерного литья
Аннотация
Методом горячего шликерного литья с последующим реакционным спеканием (пропиткой жидким кремнием) получены керамические материалы на основе B4C–SiC. Композиционные керамические образцы характеризуются низкой плотностью и пористостью, обладают высокими механическими характеристиками. Исследована микроструктура полученного материала, показана однородность распределения частиц карбида бора и карбида кремния в структуре керамических материалов.



Влияние температурно-временных параметров на структуру и свойства стеклокерамических композитов на основе дисилицида молибдена
Аннотация
Путем термообработки смесей исходных компонентов в виде тонкодисперсных порошков на воздухе получены композиционные материалы на основе дисилицида молибдена, бора и оксида алюминия. В ходе химических реакций формируется стеклообразующий расплав, капсулирующий исходные частицы порошков, что обеспечивает повышенную жаростойкость композиционного материала. Определено влияние температурно-временных параметров на фазовый состав и микроструктуру стеклокерамических композитов.



Влияние введения детонационных наноалмазов на физико-механические характеристики термоэластопласта
Аннотация
В данной работе разработан армированный детонационными наноалмазами термоэластопласт на основе бутадиен-стирольного каучука. Исследованы механические характеристики армированных компаундов с различным содержанием детонационных наноалмазов. Разработанный материал показывает прирост прочности на сжатие на 30% по сравнению с ненаполненным композитом, а также прирост прочности на разрыв материала на 10% при введении 0.1% детонационных наноалмазов.



Разупорядочение и превращение селенида свинца в эффективный сегнетоэлектрик на основе селенита свинца
Аннотация
Предложен подход, способствующий уменьшению устойчивости кубической фазы селенида свинца путем термического окисления кислородом воздуха и его преобразование в упорядоченную моноклинную фазу селенита свинца. Проведен оценочный термодинамический анализ протекания возможных химических реакций окисления селенида свинца кислородом. Кинетика окисления селенида свинца кислородом воздуха исследована методами рентгеновского эмиссионного анализа, рентгеновской дифрактометрии, оптического отражения в инфракрасной области спектра, исследования проводимости на постоянном и переменном токах и ядерного магнитного резонанса. Для структуры PbSeO3 оценен фактор устойчивости по Гольдшмидту и показано, что структура может быть отнесена к перовскитоподобной и обладать сегнетоэлектрическими свойствами.


