Российские химики открыли эффект для управления свойствами синтеза материалов

Ученые из Уральского федерального университета (УрФУ) разработали методику синтеза материалов, которая позволяет гибко управлять их свойствами, получая необходимые характеристики под разные задачи. Эта методика стала реализуемой благодаря открытию эффекта накопления зарядов высокой плотности при синтезе полифункциональных сложнооксидных соединений.

Обнаруженный эффект позволяет синтезировать материалы с различными заданными характеристиками

Авторы разработки отмечают, что исходные вещества включают в себя растворимые соли металлов, например, нитраты, которые входят в сложнооксидные материалы: хорошо известные манганит лантана, диоксид церия, гексаферрит стронция и так далее. Дополнительно добавляется органический компонент, к примеру, полимеры, такие как поливиниловый спирт, или даже лимонная кислота.

Затем происходит выпаривание композиции. По мере потери воды она может активно гореть, образуя оксидный продукт. В окружающую среду выделяется помимо водяного пара безвредные азот и углекислый газ. Эксперименты показали, что часть удаляющихся молекул оставляет или забирает у твердых компонентов электроны, что приводит к возникновению зарядов и большой разности потенциалов. Причем на генерирование зарядов можно воздействовать, например, с помощью электромагнитных полей, даже не самых мощных.

Свойства материала определяются плотностью зарядов, заданной при синтезе

Ряд свойств полученного материала зависит от накопленных зарядов. В частности, они определяют, как наночастицы контактируют между собой. При высоких зарядах они сильнее отталкиваются друг от друга и запасают на поверхностях избыточную энергию. В результате, например, при изготовлении керамики из такого порошка можно получать продукт при температуре на 300 градусов Цельсия ниже, чем в обычных условиях, а также за меньшее время. Это дает ощутимый экономический эффект.

Открытие дает возможность создавать многослойные керамические структуры, управляя зарядами на разных уровнях и регулируя температуру, а также используя электромагнитные поля. Методика подойдет для синтеза материалов в самых разных отраслях: от биомедицины и электроники до энергетики и экологии.

Ранее мы рассказывали, что в России создали уникальное теллуритное стекло.