Представлены результаты синтеза муллитокремнеземистой керамики с улучшенными электрофизическими характеристиками на основе природного каолинитового сырья, добытого в Оренбургской области. Основное внимание уделено исследованию влияния термической обработки и степени дисперсности исходного материала на формирование фазового состава. Для анализа использованы методы дифференциально-термического анализа, моделирования тепловых процессов при обжиге, а также рентгенофазовый анализ для идентификации фаз. Показано, что выбор оптимального температурного режима и предварительная механическая (измельчение) и химическая (щавелевая кислота) активация позволяют добиться стабилизации муллитовой фазы и снижения созревания остаточного кремнезема. Это обеспечивает низкие значения диэлектрических потерь в широком частотном диапазоне, а также повышенную термостойкость и теплоизоляционные свойства материала. Полученные образцы не только удовлетворяют, но и превышают требования ГОСТ 20419–83 по ключевым параметрам, таким как теплопроводность и диэлектрические потери, что подтверждает их перспективность для использования в электроизоляционных конструкциях и тепловых барьерах в энергетике и машиностроении.
Рассмотрены возможность использования отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов ванадиевого производства для плазменного синтеза марблита и конструктивные элементы плазменной стекловаренной печи. Исследованы эксплуатационные показатели марблита, такие как водостойкость, морозостойкость, микротвердость и фазовый состав. В системе CIE L*a*b* определены цветовые характеристики марблита.
Разработана техническая керамика для мелющих тел, рассмотрено влияние дисперсного оксида на ее основные свойства. Показано, что в качестве глиноземсодержащего компонента использовали отходы катализатора газоперерабатывающей отрасли. Дисперсный оксид алюминия получен из химических реагентов цитратным золь-гель методом. Установлено, что введение нанодисперсного оксида алюминия в количестве 3 масс. % сверх 100 масс. % от общей массы приводит к увеличению коэффициента истираемости, кислотостойкости и прочности разработанной технической керамики.
Представлены результаты исследования, посвященного разработке метода лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (ЛИЭС) для контроля однородности химического состава оптических стекол. Разработан количественный метод исследования распределения свинца по площади поверхности образцов в свинцово-силикатных стеклах на основе ЛИЭС. Оптимизированы параметры воздействия лазерного излучения на поверхность свинцово-силикатных стекол (энергия импульса, частота повторения лазерных импульсов, длина волны лазера, задержка между импульсом и регистрацией аналитического сигнала). Установлен минимальный шаг сканирования химического состава по площади поверхности образца, равный 300 мкм.
Методом спекания получены композиционные керамические материалы на основе нанопорошков SiO2–Al2O3–ZrO2 и исследованы их свойства. Перед спеканием порошки были подвергнуты механоактивации на планетарной шаровой мельнице с использованием диоксидциркониевых шаров в качестве размольных тел. Активированные порошки были спрессованы под давлением прессования 50, 100, 200 и 300 МПа. Консолидирование производилось в атмосферной высокотемпературной печи при 1700 ?. Поверхность спеченных объемных образцов была исследована с помощью растрового электронного микроскопа. Элементный анализ позволил установить закономерности распределения химических элементов. Установлено, что во всех исследуемых образцах наблюдается формирование двух фаз – Al6Si2O13 и ZrSiO4. Определена пористость образцов и установлена зависимость данного параметра от прикладываемого давления прессования. Исследованы механические свойства образцов с помощью наноиндентирования: твердость индентирования и модуль упругости, а при проведении скретч-тестирования установлены пределы прочности на изгиб исследуемых образцов. Трещиностойкость образцов определяли методом индентирования с использованием зависимости Маршала–Эванса. Определено влияние соотношения исходных компонентов и прикладываемого давления прессования на физико-механические свойства полученной композитной керамики.
Представлены результаты исследований борофосфатных стекол, содержащих добавку соли FLiNaK – эвтектической смеси фторидов щелочных металлов состава 46,5 мол. % LiF–11,5 мол. % NaF–42 мол. % KF, – как одного из видов радиоактивных отходов от разрабатываемых жидкосолевых ядерных реакторов. Полученные стекла демонстрируют высокий процент включаемости FLiNaK, достигающий 20…25 масс. %, и сохраняют однородную аморфную структуру с равномерным распределением элементов по объему. Начиная с содержания FLiNaK 25 масс. % стекла кристаллизуются с образованием фазы эльпасолита K2NaAlF6. По данным рентгенодифракционных исследований, в зависимости от содержания фторидов в стекле обнаружены определенные закономерности, указывающие на наличие корреляции между преобразованием локальной структуры стекла и формированием кристаллической фазы, что в дальнейшем будет исследоваться более подробно. Исследования химической и механической стабильности полученных стекол с содержанием FLiNaK не более 20 масс. % свидетельствуют о том, что эти стекла удовлетворяют нормативным требованиям к стекольным матрицам, применяемым для иммобилизации радиоактивных отходов. При этом на зависимости этих свойств от содержания FLiNaK обнаружено наличие экстремума, приходящегося на значение 7 масс. % FLiNaK, однако каких-либо корреляций со структурными изменениями не выявляется.
Получены кремнеземные адсорбенты с органосилсесквиоксановыми фрагментами, имеющие в своем составе органические радикалы, для использования в процессе адсорбционного разделения кислородно-аргоновой смеси методом короткоцикловой адсорбции (КЦА). В качестве базовой методики синтеза адсорбентов была выбрана схема золь-гель процесса направленной сополиконденсации смеси реагентов. Материалы исследовали методами термогравиметрии и низкотемпературной адсорбции азота. Представлены результаты исследования их адсорбционных свойств по кислороду и аргону. Наибольшей селективностью в отношении аргона обладал имеющий в своем составе (диэтиламинометил) силсесквиокси-группы образец кремнезема с максимальным значением суммарного объема микро- и мезопор и широким распределением объемов мезопор по радиусам.
Восстановление природных экосистем в настоящее время стало одной из главных задач, требующих неотложного поиска эффективных решений. В связи с серьезным негативным воздействием массового загрязнения на окружающую среду важно активно участвовать в восстановлении этой среды. Наиболее перспективным вариантом рециклинга буровых шламов является синтез эффективных материалов, таких как расклинивающие агенты, шламолиты и керамстены. Кроме того, использование буровых шламов в качестве сырьевых материалов позволит снизить потребность промышленности в природном сырье. Описаны физико-химические исследования буровых отходов. Рассмотрена возможность их использования для синтеза эффективных алюмосиликатных материалов.
Исследован процесс фазообразования нового сурьмяного пирохлора (пр. гр. Fd-3m) состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? в ходе твердофазного синтеза из оксидных прекурсоров. Процесс твердофазного синтеза сурьмяного пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? представляет собой сложный многоступенчатый процесс. Показано, что активное взаимодействие оксидных прекурсоров происходит при температуре выше 600 ?С, в результате которого образуется первичная промежуточная фаза Bi3SbO7. Оксидные прекурсоры, в том числе оксиды висмута (III) и сурьмы (III, V), фиксируются в образце в индивидуальном состоянии до температуры 750 ?С, выше которой формируется стабильная до 900 ?С кубическая фаза Bi3M2/3Sb7/3O11 (пр. гр. Pn-3). Фаза пирохлора в образце проявляется при 650 ?С, значительный рост доли пирохлора происходит при температуре 850 ?С и выше. Фазовочистый пирохлор образуется при 950…1050 ?С. При температуре 1050 ?С происходит спекание мелкозернистой керамики, формируется малопористая микроструктура за счет срастания мелких зерен с образованием укрупненных кристаллитов с продольным размером 2…4 мкм. Параметр элементарной ячейки пирохлора в интервале 650…1050 ?С изменяется немонотонно, при 800 ?С фиксируется минимальное значение 10,464 ?, постоянная ячейки фазовочистого пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? равна 10,474 ?.
Проведены исследования технологических свойств глинистого сырья месторождения Столинские Хутора (участок Видибор, Брестская область), позволившие осуществить классификацию указанного природного тонкообломочного материала согласно ГОСТ 9169–2021. Установлено, что глина является тугоплавкой, высокопластичной, полукислой или кислой (в зависимости от глубины залегания) с высоким или средним содержанием красящих оксидов, грубодисперсной, неспекающейся в температурном интервале обжига 900…1200 ?. Изучен фазовый состав глинистого материала, а также процессы, протекающие при его термообработке. Определено, что рассматриваемая глина может найти применение в производстве кирпича и камня рядового, клинкерного материала, а также керамических плиток для устройства полов. Образцы строительной керамики, полученные в лабораторных условиях с использованием глины месторождения Столинские Хутора, обладают необходимым комплексом физико-химических и эксплуатационных характеристик.
