Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научных основ создания нанокристаллических материалов на основе трехмерного упорядочения (атом-кластер-кристалл).

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.2003
Организация
ФГБНУ ТИСНУМ
Продолжительность работ
2005 - 2006, 18 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Внебюджетные средства
1,1 млн

Изучение свойств объемных нанокристаллических материалов, созданных по принципу «снизу-вверх» из различного типа кластеров с целью достижения экстремальных физико-механических свойств.

Соисполнители

Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС

Этапы проекта

1
24.04.2005 - 30.06.2005
2
01.07.2005 - 09.12.2005
- проведен анализ существующих направлений создания К и объемных материалов с НС (объемных НМ),
  - оценена перспективность различных классов объемных НМ для конкретных применений,
- сделан обзор основных явлений, которые играют ключевую роль при изготовлении таких материалов.
- методом ВМО проведен «холодный» синтез НК (Al+C60 и Fe+C60) - исходных соединений для формирования объемных НМ и проведены тестовые серии экспериментов по синтезу объемных НМ методом воздействия высоких давлений и сдвига, получена опытная партия компактных образцов НМ железо-Ф и алюминий-Ф;
  - разработаны методики экспериментальных исследований;
-подготовлены макеты экспериментальных образцов и испытательных стендов;
- разработана техническая документации на экспериментальные образцы в соответствии с ГОСТ 2.102-68; д
- Изготовлены экспериментальные образцы, проведение экспериментов и обработаны данные;.
-откорректирована техническая документации по результатам эксперимента.
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
Основанием для проведения НИР, выполняемой в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы, является государственный контракт от 20 апреля 2005 г. № 02.434.11.2003. Наименование темы работ по контракту - «Разработка научных основ создания нанокристаллических материалов на основе трехмерного упорядочения (атом-кластер-кристалл)», шифр - НИР “ИН-12.3/002”.
Головной исполнитель государственного контракта - ФГУ Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов Федерального агентства по науке и инновациям. В отчете приводятся результаты работ по третьему этапу.
На данном этапе были проведены дополнительные экспериментальные исследования влияния высоких давлений (7,7 ГПа) и температур (до 1350 0С) на образцы Fe+10вес.%C60, которые до этого были подвергнуты высокоэнергетической механической обработке. Целью этих экспериментов было получить объемные образцы, исследовать влияние параметров обработки на структуру материала с целью использования полученных данных в будущем для «конструирования» материалов данной системы. Было установлено, что «наноразмерность» структуры полученного материала Fe+10 вес.%C60 сохраняется до температур, как минимум 600 0С, при этом происходит рост механических свойств с увеличением температуры. При температурах около 800 0С начинается заметное образование карбидов, и при дальнейшем повышении температуры механические свойства ухудшаются.
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
Разработанный подход получения объемных образцов с помощью высоких давлений и сдвиговых деформаций является практически единственным, имеющим минимальные ограничения по химическому составу используемых исходных веществ. В отличие от других он позволяет получать полноплотные образцы, в которых сохраняется нано или аморфная структура, что приводит к появлению уникальных свойств. Исходные нанокластеры готовятся из заданной смеси нанопорошков методом высокоэнергетической механической обработки.

3. Результаты работы.

Уровень работ по контракту соответствует мировому. Разработан универсальный подход получения объемных материалов с наноструктурой на основе использования высоких давлений и пластических деформаций. Получены образцы материалов с наноструктурой в системах Fe-C, Al-C и Ti-C и проведен комплекс исследований их структуры и физико-механических свойств. Механические свойства полученных материалов (прочность, твердость и упругие модули) превышают свойства «макроструктурных» аналогов. Изучены особенности формирования наноструктуры материалов на различных этапах получения.
Участие в российских и международных конференциях продемонстрировало значительный интерес как с научной, так и с практической стороны (использование Al-C-материалов в оболочках сверхпроводящих кабелей).


4. Область применения результатов.

Разрабатываемые материалы будут переменяться в областях, где важны высокие удельные механические характеристики, например, в высоконагруженных узлах машин и микромашин.
Новые наноструктурные материалы системы Al-C перспективны для изготовления средств индивидуальной защиты от осколочного и пулевого поражения; для оболочек сверхпроводящих кабелей, в качестве конструкционных материалов транспортных средств и летательных аппаратов.
Материалы на основе наноструктурных сплавов титана перспективны для изготовления топливных элементов атомных реакторов.
Практический интерес к результатам работ проявлен со стороны ФГУП НПО «Луч», ФГУП «ВИАМ», ФГУП «ЦНИИТМАШ» и другими.


5. Выводы.

Разработан универсальный подход к получению объемных материалов с наноструктурой на основе использования высоких давлений и пластических деформаций с предварительной высокоэнергетической механической обработкой. По результатам НИР составлено задание на ОКР на разработку опытно – промышленной технологии получения таких материалов.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Продолжительность работ
2005 - 2006, 15 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
ФГБНУ ТИСНУМ
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Функциональные керамические и композиционные материалы 1. Разработка технологических основ формирования износостойких покрытий с наночастицами алмаза. 2. Исследование морфологических характеристик и химического состава поверхности керамических кальций-фосфатных покрытий на титане ВТ 1-0 медицинского назначения. 3. Исследование структуры нитридов циркония. 4. Исследование свойств и принципов структурирования мезопористых материалов на основе оксида алюминия. 5. Исследование структуры и свойств порошков и тонких пленок на основе диоксида титана. 6. Механическая и лучевая прочность лазерных наноструктурированных керамик на основе CaF2. 7. Получение и исследование физико-химических свойств тонких нанокристаллических пленок TiO2 на проводящих подложках. 8. Ионная подвижность в фосфатах со структурой NASICON и твердых полимерных электролитах. 9. Структура нанокристаллических порошков оксидов металлов и керамики на их основе для атомной энергетики. 10. Синтез гетероструктур на основе пленок ниобата лити
Продолжительность работ
2011, 5 мес.
Бюджетные средства
1,8 млн
Организация
ФГБОУ ВО "ВГУ"
профинансировано
Тема
Разработка научных основ создания нанокристаллических материалов на основе трехмерного упорядочения (атом-кластер-кристалл).
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Количество заявок
13
Тема
Объемные углеродные материалы на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
2
Тема
Объемные термоэлектрические материалы с нанокристаллической структурой для эффективных преобразователей энергии.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание объемных углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами. Создание материалов с наноструктурой в системе металл-углерод, обладающих свойствами, превышающими свойства существующих аналогов. Исследование процесса массовой спонтанной кристаллизации сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления с большим реакционным объемом для разработки технологии синтеза высокопрочных совершенных монокристаллов алмаза. на установке: "Автоматизированная ростовая установка высокого давления для получения высокочистых и допированных кристаллов алмаза и углеродных наноструктур на основе С60 (Автоматизированная ростовая установка) (рег. № 4-72)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Диагностика структуры и магнитных свойств кластеров в системах с развитой поверхностью
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2