Диоксиды циркония широко применяются в современной технике – от электроники до авиации. Материалы из них химически инертны (не вступают в посторонние реакции), устойчивы к экстремальным температурам, прочны.
Однако ныне в век нанотехнологий потребителю важно получить материал с заранее «запрограммированной» кристаллической структурой. Для этого диоксиды циркония подвергают различным воздействиям: СВЧ, ультразвук, термообработка. Причём мощность прилагаемых воздействий очень высока и измеряется в сотнях киловатт.
Заведующий кафедрой экологии и химической технологии Вячеслав Авдин и его коллеги Дмитрий Жеребцов, Алёна Куваева, Даниил Учаев из ЮУрГУ предложили альтернативный способ формирования кристаллической структуры таких материалов.
«Необходимо всего лишь ультрафиолетовое (УФ) или сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение, не особенно сильное, 15-30 ватт. При этом СВЧ должно быть особенным. Не таким как в микроволновке, а хаотически модулированным по амплитуде и частоте – подобное излучение в СВЧ диапазоне идёт к нам от Солнца. Аппарат для СВЧ воздействий был разработан и сконструирован специалистами по электронике Станиславом Даровских и Игорем Прокоповым, а для УФ облучения – мной», – сообщил Вячеслав Авдин.
Учёные воздействовали излученим на растущий нанокристалл – на этапе «золь-гель» в процессе гидролиза. Золь – коллоидный раствор, в котором частицы металла равномерно распределены, а гель – погуще, в нём частицы уже начинают скрепляться друг с другом в трехмерную решетку.
Здесь и нужно светить УФ или СВЧ лучом! Самый интересный результат учёным удалось получить при самом медленном (во всём эксперименте) гидролизе – 24 часа, когда рост кристаллов происходит наименее интенсивно.
В этом случае сформировалась сложная иерархическая структура: наночастицы размером около 4 нанометра объединялись в агломераты по 16 нанометров, а те, в свою очередь, — в образования порядка 100 нанометров. Нанокристаллы, полученные при УФ облучении имеют округлые формы, при СВЧ – хорошо огранённые, без облучения чёткой огранки не имеют.
Поясним, иерархические наноструктуры – сегодня популярное направление во всём мире. Недавно в ЮУрГУ Антон Абрамян защитил по ним кандидатскую диссертацию. Так что новый метод как раз кстати!
Где это может пригодиться? Уникальные адсорбционные материалы, высокочувствительные датчики, замедлители разрушения пластмасс – вариантов много. Так бывает, что учёные предлагают решение, а практики уже сами находят задачу, к которой это решение подходит.
Результаты работы учёных опубликованы в «Журнале структурной химии» -- на русском языке и на английском – в международном издательстве Springer.
Диоксиды циркония широко применяются в современной технике – от электроники до авиации. Материалы из них химически инертны (не вступают в посторонние реакции), устойчивы к экстремальным температурам, прочны.
Однако ныне в век нанотехнологий потребителю важно получить материал с заранее «запрограммированной» кристаллической структурой. Для этого диоксиды циркония подвергают различным воздействиям: СВЧ, ультразвук, термообработка. Причём мощность прилагаемых воздействий очень высока и измеряется в сотнях киловатт.
Заведующий кафедрой экологии и химической технологии Вячеслав Авдин и его коллеги Дмитрий Жеребцов, Алёна Куваева, Даниил Учаев из ЮУрГУ предложили альтернативный способ формирования кристаллической структуры таких материалов.
«Необходимо всего лишь ультрафиолетовое (УФ) или сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение, не особенно сильное, 15-30 ватт. При этом СВЧ должно быть особенным. Не таким как в микроволновке, а хаотически модулированным по амплитуде и частоте – подобное излучение в СВЧ диапазоне идёт к нам от Солнца. Аппарат для СВЧ воздействий был разработан и сконструирован специалистами по электронике Станиславом Даровских и Игорем Прокоповым, а для УФ облучения – мной», – сообщил Вячеслав Авдин.
Учёные воздействовали излученим на растущий нанокристалл – на этапе «золь-гель» в процессе гидролиза. Золь – коллоидный раствор, в котором частицы металла равномерно распределены, а гель – погуще, в нём частицы уже начинают скрепляться друг с другом в трехмерную решетку.
Здесь и нужно светить УФ или СВЧ лучом! Самый интересный результат учёным удалось получить при самом медленном (во всём эксперименте) гидролизе – 24 часа, когда рост кристаллов происходит наименее интенсивно.
В этом случае сформировалась сложная иерархическая структура: наночастицы размером около 4 нанометра объединялись в агломераты по 16 нанометров, а те, в свою очередь, — в образования порядка 100 нанометров. Нанокристаллы, полученные при УФ облучении имеют округлые формы, при СВЧ – хорошо огранённые, без облучения чёткой огранки не имеют.
Поясним, иерархические наноструктуры – сегодня популярное направление во всём мире. Недавно в ЮУрГУ Антон Абрамян защитил по ним кандидатскую диссертацию. Так что новый метод как раз кстати!
Где это может пригодиться? Уникальные адсорбционные материалы, высокочувствительные датчики, замедлители разрушения пластмасс – вариантов много. Так бывает, что учёные предлагают решение, а практики уже сами находят задачу, к которой это решение подходит.
Результаты работы учёных опубликованы в «Журнале структурной химии» -- на русском языке и на английском – в международном издательстве Springer.
Остап Давыдов
https://doi.org/10.1134/S0022476625120121