Труды Кольского научного центра: химия и материаловедение

Продолжаем знакомить читателей сайта КНЦ РАН с изданиями 2021 года. Сегодня пойдет речь о специальном номере журнала «Труды Кольского научного центра». Он содержит материалы организованной Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН конференции XV Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, специалистов и студентов вузов «Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий».

В списке новых материалов для строительства, техники и других областей уже несколько десятилетий лидируют композиты. Они обладают высокими физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами и по праву считаются материалами будущего. Ученые Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН изучили процесс синтеза порошков лития-алюминия и электрохимические свойства полученной из них литийпроводящей керамики. Следует отметить, что созданные из нее твердотельные электролиты позволяют существенно повысить безопасность аккумуляторов и увеличивают срок их службы. Совместная работа студентки филиала МАГУ в г. Апатиты и научного сотрудника ИХТРЭМС КНЦ РАН посвящена синтезу и свойствам материала «полукарбид молибдена – углеродное волокно». Авторы другого доклада рассматривают возможность создания новых неорганических теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольного связующего и минеральных наполнителей.

Исследователи из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. Мержанова РАН обратили внимание на синтез новых композиционных материалов помощью процессов горения и особенности их физико-химических превращений использования в современной технике. Сотрудники Института металлургии и материаловедения им. Байкова РАН и Московского государственного технического университета им. Баумана провели испытания упрочненного частицами титана сплава на основе свинца и олова, предназначенного для изготовления опор подшипников скольжения, а также исследовали влияние комплексных добавок, содержащих силикаты натрия и оксиды натрия и цинка на свойства и температуру спекания керамического материала. Карбоксилаты металлов, нашедшие широкое применение в промышленности и повседневной жизни человека, стали предметом изучения сотрудников Российского технологического университета.

Сотрудники Донецкого физико-технического института им. Галкина и Донбасской национальной академии строительства и архитектуры изучили свойства быстроохлажденных сплавов на основе алюминия, консолидированных методом кручения под высоким давлением. Они установили, что этот метод повышает прочность материалов, и предложили использовать исследованный ими тройной сплав для разработки высокопрочных слоистых композитных материалов.

Сотрудники ИХТРЭМС КНЦ РАН получили церийсодержащие твердые растворы на основе циркона. Эти материалы перспективны в качестве матрицы для иммобилизации наиболее опасных радиоактивных отходов.

Ученые Центра наноматериаловедения КНЦ РАН описали новый малоизученный материал армбрустерит. Благодаря своим сорбционным свойствам по отношению к ионам мышьяка и цезия он обладает большими перспективами для современного материаловедения.

Магистранты Национального университета Узбекистана им. Улугбека разработали технологическую схему извлечения золота, серебра, серы, железа и оксида кремния из отходов золотодобывающей промышленности. Особенностью их исследования стало использование местного сырья для сорбции соединений золота и серебра с частичным восстановлением до металлического состояния.

Нелинейно-оптические свойства кристаллов ниобата лития на протяжении нескольких лет находятся в фокусе внимания сотрудников Института химии КНЦ РАН и студентов Петрозаводского государственного университета. В сборник вошли доклады о рентгенографических исследованиях и о расчете оптических свойств кристаллов, о влиянии на характеристики ниобата лития катионов бора и о фотолюминесценции кристаллов различного состава и генезиса в ближнем ИК-спектре.

Редкоземельные металлы становятся все более необходимыми в современной промышленности, и все большую актуальность приобретают методики добычи этих металлов из труднообогатимых или бедных руд местных месторождений. Научные сотрудники Института металлургии и материаловедения им. Байкова РАН изучили поведение ниобия, марганца и фосфора при восстановительном обжиге редкоземельно-редкометалльных руд Чуктуконского месторождения, получили мелкодисперсный железо-никелевый порошок в процессе электрохимической переработки тяжелых вольфрамовых сплавов, а также разработали способ комплексной переработки титаномагнетитовых концентратов месторождения Гремяха-Вырмес с извлечением ванадия и титана. Молодые ученые из Ташкентского Государственного технического университета им. Каримова и Национального университета Узбекистана им. Улугбека изучили существующие способы гидрометаллургической переработки промежуточных продуктов добычи и обогащения молибдена и предложили новую методику получения и очистки молибденовой соли. Еще один способ переработки молибденитовых концентратов представлен в докладе представителей Национального исследовательского университета МИСИС.

В Томском государственном университете предложили альтернативу катализаторам на основе благородных металлов. Эти катализаторы эффективно помогают очистить окружающую среду от органических загрязнений, но требуют больших расходов. Катализаторы на основе оксида никеля стоят намного меньше, при этом обладают подходящими свойствами. Особый интерес представляют материалы сферической формы, что связано с их низкой плотностью, пористой структурой и большой площадью удельной поверхности.

Ученые Института технической химии УрО РАН провели эксперимент по экстракции редкоземельных металлов из продуктов переработки апатита серной кислотой и подтвердили эффективность этого метода. В ИХТРЭМС КНЦ РАН применили электрохимические процессы для получения из отходов переработки редкоземельных металлов интерметаллических соединений кобальта и неодима, являющихся катализаторами для синтеза органических соединений и обладающих высокими магнитными характеристиками. Кроме того, совместно со студентами Апатитского филиала МГТУ сотрудники ИХТРЭМС проработали способ получения чистого сульфата никеля из фильтрата кобальтоочистки никелевого электролита АО «Кольская ГМК».

Научные сотрудники, студенты и аспиранты Российского химико-технологического университета им. Менделеева представили две работы, посвященные химическому синтезу постоянных неодимовых магнитов. Используемые в промышленности физические методы получения постоянных магнитов увеличивают их стоимость и ухудшают магнитные свойства, а химические методы позволяют получить наноструктурные твердые тела и нанопорошки, обладающие более высокими качествами. Научная группа собирается продолжить изучение процесса синтеза, чтобы повысить его эффективность, но отмечает, что предлагаемые методы уже сейчас могут быть внедрены в производство.

Рений — самый редкий металл, стратегически важный для авиакосмической отрасли и электроники. Его ресурсы крайне ограничены, поэтому все ренийсодержащие отходы подвергают переработке. Ученые ИХТРЭМС КНЦ РАН изучили возможности селективной экстракции рения смесью алифатических спирта и кетона из растворов переработки таких отходов.

В современном мире существует множество разработок, связанных с использованием нефти и нефтепродуктов, однако загрязнение нефтепродуктами по-прежнему является огромной и трудноустранимой опасностью для природы. Для очистки от нефтепродуктов могут применяться высокопористые полимерные материалы. Один из методов получения таких материалов проработали сотрудники и студенты РХТУ им. Менделеева. Студентка РХТУ им. Менделеева и ученые из Научно-исследовательского института детского питания изучили влияние параметров получения пористого коллагенового материала на его сорбционные свойства по отношению к пленкам нефтепродуктов.

Диоксид кремния, полученный из нефелина, может использоваться в качестве эффективного сорбента фосфат-ионов из сточных вод. Сотрудники Института химии КНЦ РАН доложили о методике получении этого материала методом кислотного разложения нефелина и его исследовании, а совместное исследование Института химии КНЦ РАН и Севастопольского государственного университета посвящено получению кремниевых и алюмокремниевых аэрогелей на основе разложения нефелина спиртовым раствором серной кислоты.

Студенты АФ МГТУ и сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН изучили влияние кремния на определение элементного состава минеральных образцов.

Титан и его соединения широко применяются в современной технике, а также в строительстве. В сборник вошли статьи сотрудников ИХТРЭМС КНЦ РАН и студентов МАГУ об электрохимических исследованиях титансодержащих расплавов с различным катионным составом, о влиянии структуры соединений титана на их сорбционные свойства, а также о новых перспективных фотокаталитических материалах на основе молибден-модифицированного диоксида титана и титаносиликатных порошков синтетического происхождения.

Сотрудники Белгородского государственного технологического университета им. Шухова рассмотрели влияние минеральных добавок на реологические характеристики вяжущего для пенобетона. Показано, что совместное применение наноструктурированного вяжущего и ангидрита в качестве модификаторов цементной системы способствуют снижению вязкости теста и повышению его подвижности. С технологической точки зрения это позволит получать материалы с рациональной поровой структурой.

Студенты Апатитского филиала МГТУ под руководством заведующего сектором гидрометаллургии кобальта, никеля и благородных металлов ИХТРЭМС определили состав органических примесей в растворах кобальтового производства АО «Кольская ГМК» и обосновали причины появления в растворах примесей эфиров, хлорпроизводных и фуранонов.

Сотрудники Института общей и неорганической химии им. Курнакова представили три доклада. Они создали кластерную модель состояния воды на поверхности наноразмерных порошков, изучили влияние различных растворителей на свойства гидрофобных кремнеземных ксерогелей и предложили методику получения бинарных аэрогелей.

Интересную работу в области медицины провели сотрудники и студенты РХТУ им. Меделеева. Они изучили свойства липидных наноэмульсий на основе олеиновой кислоты. Наноэмульсии обеспечивают адресную доставку лекарственных средств, однако существует проблема термодинамической нестабильности получаемых систем. Исследователи предложили решить эту проблему путем изучения условий получения наноэмульсий и влияния стабилизаторов. Вторая работа коллектива университета связана с влиянием стеарата иттрия на физико-химические свойства дисперсий твердых липидных наночастиц на основе стеариновой кислоты. Твердые липидные наночастицы обладают высокой биосовместимостью, биодоступностью и характеризуются возможностью контролируемого высвобождения лекарственных веществ, а также сохраняют свои физико-химические свойства под воздействием радиации, что позволяет использовать их для адресной доставки лекарств для лучевой терапии и диагностики раковых заболеваний.

Студенты и сотрудники Национального исследовательского Томского государственного университета модифицировали гидроксиапатит, применяемый в качестве имплантата для замены поврежденной кости, а также для его покрытия или наполнителя. Проведенные модификации позволяют снизить риск возникновения инфекции за счет изменения свойств материала.

Сотрудники Института металлургии и материаловедения им. Байкова, МГУ им. Ломоносова и корпорации «Эл Джи Электроникс Инк.» разработали технологию 3D-печати керамических изделий сложной формы из оксида циркония.

Спектр охваченных исследователями тем свидетельствует о широте научных интересов участников конференции, организованной Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН, и о высоком уровне этой конференции.