Создание анизотропных нанопористых мембранных материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и исследование явлений несимметрического газопереноса в них

1. Установлена возможность синтеза в режиме СВС анизотропных нанопористых мембран на основе выбранных материалов карбида кремния и нитрида бора. Изучено влияние объемного эффект химической реакции образования конечного продукта, изменение пористости за счет разрыхляющего действия примесных газов, спекания, термического расширения, введения в исходную шихту легколетучих, малозольных, порообразующих добавок. Определены технологические параметры синтеза нанопористых мембран на основе карбида кремния и нитрида бора.
2. Получены образцы основы мембраны из карбида кремния со следующими характеристиками: открытая пористость, % -58; величина пор, мкм-0,1; предел прочности при изгибе, МПа-29; газопроницаемость, мкм2-1,19. Синтезированы образцы основы мембраны из нитрида бора с открытой пористостью до 35% и величиной пор-0,045мкм. Для получения мембран с порами в нанометровом диапазоне(2-5нм) на полученные образцы с помощью метода “spin-coating” формировалась оксидная система на основе Р0,03Ti0,97О2.
3. Обнаружен эффект несимметрического газопереноса (анизотропии), заключающийся в том , что при одном и том же перепаде давления, поток газа зависит от направления его движения (может меняться на порядок). Исследованы теоретические основы массопереноса в несимметричных СВС мембранах. Отработаны экспериментальные методы определения параметров эффекта несимметрического газопереноса. Приведены данные вычислительных экспериментов по исследованию диффузии газа на трехмерных моделях наноструктурированных СВС-мембранах.
4. Проведено теоретическое моделирование режимов горения образцов спрессованных из порошков высокодисперсных экзотермических смесей, и образцов, спрессованных из порошка твердого реагента, в атмосфере газообразного окислителя(метод СВС). Показано, что в рамках модели, описывающей в двумерной постановке фильтрационное горение, рассмотрены существенно неодномерные режимы распространения волны синтеза. Проанализирована роль фильтрационного подвода газообразного реагента в условиях изменения порового пространства в реагирующем веществе. Приведены данные имитационного моделирования процессов конструирования порового пространства с заданными характеристиками.