Исследованы структурные превращения, происходящие в слоистых системах, сформированных спеканием прессованных порошков полититаната калия и продукта его модифицирования в водном растворе сульфата марганца. Методом импедансной спектроскопии изучены электрические свойства полученных многослойных керамических материалов в диапазоне частот 10–1…106 Гц. Показано, что частотная зависимость электрических свойств конденсаторных структур, образованных несколькими слоями различных высокополяризуемых диэлектриков, существенно отличается от полученной с использованием однослойных диэлектриков. Проанализированы возможности применения многослойных керамических структур с высокой диэлектрической проницаемостью в качестве диэлектриков и электрохимически активных материалов.
Исследованы методы получения оксида железа из отходов промышленности для дальнейшего его использования в производстве керамики, катализаторов и сорбентов. В качестве исходного сырья предложено использовать железосодержащие отходы Заволжского химического завода Ивановской области. Сырье подвергалось термической обработке при температуре 300, 500 и 1000 ?С. Проведена очистка полученных образцов от остаточных примесей экстракцией различными кислотами. Методом осаждения из раствора получены Fe2O3 и Fe3O4. Экспериментально подтверждена возможность получения оксида железа из железосодержащих отходов в целях его использования в качестве полупродукта для производства катализаторов, сорбентов и керамики.
Представлены результаты, обосновывающие целесообразность разработки промышленной технологии получения гранулированного минерального удобрения на основе фосфатного пеностекла. Установлено, что фосфатные пеностекла, обладающие медленной растворимостью, способностью улучшать физические показатели почв, являются перспективными удобрениями для сельскохозяйственных культур. Разработана сырьевая шихта для варки фосфатного стекла, включающая в себя монокалийфосфат (МКФ), апатитовый концентрат Хибинского месторождения (АКХ) и ортофосфорную кислоту (ОФК). Выполнена варка фосфатного стекла при температуре 900 ?C с получением аморфного стекловидного продукта с содержанием P2O5 = 59,88 %. На основании полученного продукта произведен синтез образцов фосфатного пеностекла с различным количеством газогенерирующей добавки – доломитовой муки (ДМ). Установлено, что оптимальное содержание ДМ составляет 6 %. Выполнен синтез гранул фосфатного пеностекла с оптимальным содержанием ДМ с использованием трубчатой вращающейся печи. В результате синтеза получены гранулы с насыпной плотностью 222 кг/м3.
Представлены результаты исследования термостойкой электроизоляционной керамики, а также предложен механизм формирования кордиеритовой фазы в материалах при однократном обжиге на основе композиций, содержащих полиминеральное глинистое сырье, технический глинозем и тальк; представлены сведения о последовательности преобразований, протекающих в экспериментальных композициях при их термообработке; исследованы процессы фазообразования в керамике, подвергнувшейся воздействию различных температур, а также выявлены структурные особенности материала на основе разработанных составов керамических масс.
Получена серия стеклокристаллических композитов путем термической обработки при 1350 ?C порошковых смесей геллефлинты (кварц-полевошпатовых отходов Костомукшского ГОКа) и шунгитовой породы с содержанием 5, 10, 20 и 40 масс. %. Фазовый состав и структурные особенности полученных композитов изучены с использованием рентгенофазового анализа, рамановской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Определены относительные изменения электрической проводимости и силы разрушения образцов в зависимости от содержания шунгитовой породы.
В развитие стандартных магнитных методов полиоперационного контроля содержания магнитоактивных (железистых) частиц примесей в пробах сыпучих сред (в частности, стекольного и керамического производств) на базе усовершенствованного, обладающего более высокой точностью, варианта такого метода разработан прибор-анализатор оперативного контроля. Его работа протестирована на природном сырье (на примере полевого шпата и кварцевого песка) с получением опытных массово-операционных (функционально экстраполируемых) характеристик выделения частиц примесей из пробы контролируемого сырья.
Методом закалки расплава получены допированные цинк-фосфатные (ZP) стекла составов ZP:Ag:Au, ZP:Ag:Rb как без, так и с использованием дополнительной термообработки при Т = 500 ?С. В полученных стеклах наряду с серебряными наночастицами (НЧ) сформированы биметаллические НЧ AgAu и AgRb соответственно. Оценено соотношение компонент Ag и Au в НЧ AgAu. Использование Т-обработки при синтезе стекол состава ZP:Ag:Au привело к увеличению среднего размера НЧ – от ~4,5 до ~12,1 нм. При этом увеличился как минимальный размер НЧ, так и доля более крупных НЧ с размерами ?15 нм. Т-обработка при изготовлении образца состава ZP:Ag:Rb не привела к заметному изменению среднего размера НЧ, который сохранился в пределах 4,5…4,7 нм. Однако в размерном распределении увеличилась доля более крупных НЧ с размером до 20 нм. Получено 3,5-кратное усиление интенсивности излучения неодима на длине волны 1060 нм, возбужденного излучением с длиной волны ?excit = 525 нм в образце состава ZP:Ag:Au:Nd по сравнению с образцом стекла без плазмонных металлов. Установлена определяющая роль субнанометровых нанокластеров (НК) и НЧ составов Ag и AgAu в наблюдаемом усилении интенсивности излучения Nd при возбуждении длиной волны ?excit = 525 нм. Использование Т-обработки при синтезе стекла состава ZP:Ag:Au:Nd привело к трансформации НК в НЧ серебра, результатом которой стало понижение усиления интенсивности излучения Nd3+ по сравнению с образцом без термообработки. При возбуждении ионов Nd3+ излучением с длиной волны ?excit = 785 нм, далекойот возбуждения LSPR в частицах Ag и AgAu, выполненная при синтезе образца состава ZP:Ag:Au:Nd Т-обработка не сказалась заметно на интенсивности линии излучения Nd3+, что свидетельствует об отсутствии кластеризации ионов неодима при используемых повышенных температурах и длительности постобработки.
Изучено влияние времени механохимической активации смесей исходных компонентов на спекание керамики на основе титаната магния. Неизотермическим методом рассчитана кажущаяся энергия активации спекания образцов. В интервале 1300…1400 ?С исследовано влияние температуры обжига на плотность и пористость керамики, а также ее микроструктуру. Керамика, полученная при температуре 1400 ?С, демонстрирует наилучшее сочетание свойств: ?ср = 3,06 г/см3 и П0 = 8,4 %.
На основе растворов изопропилового спирта и фенолформальдегидной смолы с различным содержанием карбидных и углеродных частиц получены лабораторные образцы реакционно-спеченных карбидокремниевых керамик с неразъемными клеевыми соединениями, обладающие следующими ключевыми структурными физико-механическими характеристиками в зависимости от соотношения формирующихся фазовых составляющих в объемной зоне состыковки: толщина кремниевого слоя в шве 20…130 мкм, предел прочности на изгиб 40…250 МПа, продольная скорость звука 10 750…11 300 м/с, плотность 3,07…3,08 г/см3. Экспериментально установлено, что варьирование содержания карбидокремниевых частиц в клеевой суспензии 20…80 масс. % позволяет достигать 30…75 % от прочности материала основы реакционно-спеченной карбидокремниевой керамики.
