Электрохимический синтез наноразмерных порошков карбида вольфрама, углеродных нанотрубок, создание на их основе новых функциональных, конструкционных материалов и электродных материалов взамен платины в топливных элементах с протон- проводящими мембранами

Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к проблеме получения наноразмерных порошков карбида вольфрама и углеродных нанотрубок.
Проведены патентные исследования по ГОСТу 15.011-96.
Сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
Осуществлен выбор метода синтеза, обоснованы направления исследований и способы решения поставленных задач.
Проведены сопоставление ожидаемых показателей наноразмерных порошков карбида вольфрама и углеродных нанотрубок после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с действующей нормативно-технической документацией.

Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по разработке научно-технологических основ производства и переработки биоосовместимых полимерных нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) с целью использования для эндопротезирования суставов.
2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
Подана заявка на патент по проводимой работе.
3. Сформулированы возможные направления решения задач по разработке научно-технологических основ нанотехнологии создания биосовместимых металлополимерных нанокомпозитов, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
3.1. Выбран и обоснован новый подход к решению поставленных задач путем разработки комплексной нанотехнологии с использованием на первой стадии сверхкритического диоксида углерода для структурной модификации создания нанопористых биосовместимых кристаллических полимерных матриц.
3.2. . Выбран и обоснован новый подход к решению задач, поставленных ТЗ путем использования на первой стадии комплексной технологии методики деформирования пленочных и волокнистых материалов в жидких средах (крейзинга) в том числе в ск СО2 для создания нанопористых ориентированных полимерных структур.
3.3. Выбрано и обосновано использование технологии криохимического синтеза на второй стадии комплексной технологии для введения нанометаллических частиц благородных металлов в нанопористые порошкообразные полимерные матрицы.
3.4. Выбрано и обосновано использование технологии криохимического синтеза на второй стадии комплексной технологии для введения нанометаллических частиц благородных металлов в нанопористые пленочные полимерные матрицы.
3.5. Выбрано и обосновано использование технологии переработки разрабатываемых нанокомпозитов с целью получения монолитных изделий.
4. Проведены экспериментальные работы с выпуском экспериментальной, опытной партии образцов для проведения испытаний .
5. Выбраны и обоснованы методы исследования нанокомпозитов, получаемых по предложенной комплексной методике с целью определения их свойств, сравнительно с материалами - аналогами:
а) биосовместимости;
б) трибохимической стабильности;
в) триботехнических характеристик;
г) радикалообразующей способности;
д) физико-механических характеристик.
6. Проведен выбор контр-тела и обосновано влияния его природы на свойства пары трения:
6.1. Влияние природы контр-тела на трибохимические процессы пары трения;
6.2. Влияние природы контр-тела на триботехнические характеристики пары трения.
7. Проведен расчет ориентировочной экономической эффективности от внедрения новой продукции с ожидаемыми показателями НИР на основе научного прогнозирования на время разработки, освоения и срока морального старения выпускаемой продукции.
8. Разработана комплексная методика, объединяющая исследования всех соисполнителей по созданию научно-технологических основ производства и переработки биосовместимых нанокомпозитов с целью возможности их использования для эндопротезирования суставов.
9 Составлен промежуточный отчет.

Аннотация
работ, выполненных по государственному контракту № 02.513.11.3324 от 1 августа 2007 г.

«Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований с участием иностранных научных организаций в области индустрии наносистем и материалов» по теме: «Электрохимический синтез наноразмерных порошков карбида вольфрама, углеродных нанотрубок, создание на их основе новых функциональных, конструкционных материалов и электродных материалов взамен платины в топливных элементах с протон-проводящими мембранами». Шифр 2007-3-1.3-00-02-004.

Этап III.
Теоретические и экспериментальные исследования поставленных перед НИР задач

Целью работы этапа является теоретические и экспериментальные исследования поставленных перед НИР.
Установлен механизм электрокристаллизации карбида вольфрама и углерода из оксидно-галогенидных расплавов. Разработаны способы управления размерами частиц карбида вольфрама и структурой углеродных нанотрубок в процессе электрохимического синтеза. Разработаны способы очистки наноразмерных частиц карбида вольфрама и углеродных нанотрубок от электролита и наноразмерных частиц углерода. Наработаны экспериментальные партии образцов нанодисперсных порошков карбида вольфрама и углеродных нанотрубок с различной удельной поверхностью и размерами. Исследованы размеры, морфология, структура, химический состав полученных образцов. Изучена электрокаталитическая активность нанодисперсных порошков карбида вольфрама. Проведены испытания электродов из нанодисперсных порошков карбида вольфрама в макетных топливных элементах и в электролизерах для получения водорода. Получен нанокристаллический керамический материал на основе нанодисперсных порошков карбида вольфрама и определены его физико-механические и физико-химические свойства. Проведены дополнительные эксперименты по нахождению оптимальных параметров электрохимического синтеза нанодисперсных порошков карбида вольфрама и углеродных нанотрубок. Проведены дополнительные патентные исследования. Проведено математическое моделирование и необходимые расчеты, определена номенклатура технической документации в соответствии ГОСТ 2.102-68. Проведено сопоставление результатов эксперимента с результатами расчетов. Проведена оценка эффективности внедрения исследования в народное хозяйство.

Ректор КБГУ Карамурзов Б.С.
Руководитель работы Кушхов Х.Б.

Обобщены результаты предыдущих этапов работ. Проведена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Проведены дополнительные исследования, в том числе, патентные. Осуществлена метрологическая проработка. Проведена оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг и разработка рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР. Сформулированы технические требования для технического задания на разработку ОКР по разработке электрохимического способа синтеза наноразмерных порошков карбида вольфрама и углеродных нанотрубок. Составлен промежуточный отчет.