Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых методов получения нитевидных кристаллов одномерных суперионных проводников.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.2007
Продолжительность работ
2005 - 2006, 16 мес.
Бюджетные средства
5,4 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Разработка высокоэффективных и экономически выгодных оригинальных методов получения анизотропных суперионных проводников в виде нитевидных кристаллов, нановолокон и материалов с тканевой структурой со специальными свойствами для фундаментальных исследований и прикладных разработок.

Соисполнители

Организация
ИПХФ РАН

Этапы проекта

1
01.06.2005 - 30.09.2005
Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме, проведение патентных исследований. Формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и их сравнительная оценка. Выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач. Разработка общей методики проведения исследований.
Выбор системы (в частности среди систем (ЩЗЭ, РЗЭ)-Mn-O, (ЩЗЭ, РЗЭ)-Ti-O, (ЩЗЭ, РЗЭ)-V-O, (ЩЗЭ, РЗЭ)-V-O, (ЩЗЭ,РЗЭ)-Fe-O, (ЩЗЭ,РЗЭ)-Ni-O, а также систем с взаимным легированием, ЩЗЭ – Ca, Sr или Ba, РЗЭ – редкоземельные элементы) для получения нитевидных кристаллов с каркасной структурой методом изотермического испарения хлоридных флюсов (LiCl, NaCl, KCl, CsCl, и др.). Исследование эффектов «молекулярного темплата». Использования метода микроэмульсий, гидролитической кристаллизации в жидкокристаллических матрицах или гидротермального метода для получения новых соединений в форме нановискеров. Исследование процессов интеркаляции ионов-переносчиков заряда в вискеры и нановискеры, а также интегральных электрохимических характеристик вискеров. Составление промежуточного отчета.
Развернуть
2
01.10.2005 - 09.12.2005
Объектом исследования являются фазы с каркасной кристаллической структурой состава (ЩЗЭ)-M-O (где M = Mn, V, ЩЗЭ – Ca, Sr, Ba).
Цель работы — разработка легко осуществимых методик выращивания нитевидных кристаллов с туннельной структурой, обуславливающей потенциальную возможность одномерной суперионной проводимости.
Оптимизированы условия синтеза манганитов бария Ba6Mn24O48 с перспективными свойствами. Уточнена кристаллическая и локальная структура вискеров (рентгеноструктурный анализ, мессбауэровская спектроскопия, ПЭМ). Вискеры, полученные при T>9300C, представляли собой фазу Ba6Mn24O48, кристаллизующуюся в сингонии I4/m с параметрами решетки a ~ 18.2 Å, c = 2.8 Å и обладающую несоразмерными модуляциями Ba2+ в структуре. ПЭМ в направлении [111] соответствует модели структуры Ba6Mn24O48, которая была подтверждена с помошью метода Ритвельда. Установлено, что описание локальной структуры Ba6Mn24O48 в рамках дискретной модели менее предпочтительно, чем использование модели непрерывного распределения октаэдров по степени искажения. Ba6Mn24O48 имеет модулированную структуру, поэтому влияние соседей второго порядка велико, что с неизбежностью приводит к непрерывному изменению величины градиента электрического поля. Разработаны методики введения лития и ионов гидроксония в кристаллическую структуру вискеров Ba6Mn24O48 за счет интеркаляции и при реакции ионного обмена, определены температурно-временные режимы этих процессов и электрохимические характеристики манганитных вискеров, свидетельствующие о существование заметной ионной проводимости у полученного материала наравне с электронной. Осуществлен анализ микроморфологии вискеров и нановискеров, ориентации в процессе роста, источников формирования ростовых слоев, предложена модель роста вискеров. Осуществлено декорирование поверхности наночастицами криптомеллана и гидратированного диоксида марганца.
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
Методология проведения работ заключалась в оптимизации методик получения нитевидных кристаллов в системах Ba-Mn-O, Ba-V-O и (Pt-)Sn-O путем испарения хлоридных флюсов, гидротермальной обработки и гетерофазного синтеза по механизму Пар-Жидкость-Кристалл (ПЖК) с последующим анализом микроструктуры , физико-химических и функциональных свойств композитных материалов на основе полученных вискеров. Выращены нитевидные кристаллы (толщиной 100 нм – 10 микрон и длиной до нескольких миллиметров) барий-содержащей манганитной фазы Ba6Mn24O48 с композитной туннельной структурой, а также вискеры SnO2 и BaV9Ox, которые являются новой фазой, структура которой в настоящий момент уточняется. Определена площадь поверхности наноноструктурированных вискеров, составившая около 70 м2/г. Впервые измерена удельная электропроводность одиночных вискеров, достигающая 1000 – 100 000 Сименс/м в диапазоне температур 20-200С, а также впервые разработана оригинальная лабораторная методика получения гибкого композитного электродного материала на основе манганитных вискеров и ксерогеля пентоксида ванадия. Показано, что введение вискеров позволяет увеличить прочность композита на разрыв на 50%. Установлено, что экспериментальные образцы ткани обладают ионной проводимостью и эффективны при использования в качестве электрода.
Потенциальные области применения полученных материалов – каталитические и сенсорные системы для нитевидных кристаллов, гибкие электродные материалы для химических источников тока – для композитов «ксерогель-вискеры».
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
Проанализирована каталитическая активности вискеров в конверсии в газовой фазе CO в CO2 и метанола в CO2 и H2O или проведения каталитических превращений в жидкофазных реакциях. Проведены химическое утонение вискеров и оценка перспектив их использования в качестве ион-селективных щупов в атомно-силовой микроскопии. Разработана программа и методика испытаний, получены экспериментальные образцы катализаторов и гибких тканевых электродов. Обобщены результаты работ, оценена полнота решения задач и эффективность полученных результатов в сравнении с современным научно - техническим уровнем, сопоставлены ожидаемые показатели новой продукции с показателями изделий – аналогов, а также возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 «СРПП. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения». Разработаны рекомендаций по использованию полученных результатов и предложены темы проведения ОКР на Химическом факультете МГУ и ИПХФ РАН. Составлен и оформлен итоговый отчет.
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
2010 - 2011, 15 мес.
Бюджетные средства
0,7 млн
Организация
МИЭТ
профинансировано
Тема
Разработка новых методов получения нитевидных кристаллов одномерных суперионных проводников
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5,4 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов синтеза эпитаксииальных нитевидных нанокристаллов кремния.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
0
Тема
Разработка экологически безопасных комбинированных физико-технических и физико-химических технологий добычи и комплексной переработки руд.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 29 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка основ технологий создания фотонных кристаллов на основе инвертированных опаловых матриц с управляемой кросс-корреляцией оптических, магнитных и электрических свойств
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5 млн
Количество заявок
3
Тема
Организация и проведение научно-практической конференции «Прикладные научные исследования и экспериментальные разработки, основанные на результатах фундаментальных и поисковых исследований».
Продолжительность работ
2016, 1 мес.
Бюджетные средства
1,95 млн
Количество заявок
8