Коллектив авторов - Международная молодежная научная школа «Школа научно-технического творчества и концептуального проектирования»

Многокомпонентность сегнетоэлектриков усложняет процессы структурообразования, увеличивает фазовую и структурную неравновесность. В связи с этим, в рамках настоящего проекта предполагается выполнение следующих научно-исследовательских работ:

• Создание технологии получения порошковых наноматериалов цирконата-титаната свинца (ЦТС) с заданными свойствами.

• Установление взаимосвязи между качеством порошковых наноматериалов и условиями синтеза, изучение свойств покрытий, полученных на их основе с помощью электрофоретического метода, их структурных особенностей и областей применения.

• Разработка физико-химических основ новой керамической технологии создания наноматериалов с использованием алкоксидов металлов и покрытий на их основе.

Результаты работы:

• Созданы научные и практические предпосылки синтеза пленочных оксидных материалов с заданными свойствами: проведено комплексное изучение процессов синтеза, структуры и свойств органозолей металлов, что позволило показать пути практической реализации полученных экспериментальных результатов.

• Разработан и исследован новый вариант золь-гель метода, основанный на гидролизе алкоксидов металлов в процессе электрофоретического осаждения. Рассмотрены конкретные примеры получения одно и трехкомпонентных пленочных оксидных материалов и определены физико-химические основы их формирования.

• Показана взаимосвязь между структурой синтезированных тонких пленок, механизмом их формирования, а также физикохимическими характеристиками.

• Представленные фундаментальные и материаловедческие аспекты исследований золь-гель метода на основе алкоксидов металлов подтвердили возможность получения функциональных тонкопленочных материалов с регулируемым комплексом технически ценных свойств.

Научная значимость работы состоит в разработке воспроизводимого метода получения функциональных сегнетоэлектрических пленочных материалов.

Традиционно наполнитель в покрытиях распределен равномерно по всему объему, что сильно повышает вязкость композиций, ухудшает смачиваемость и адгезию покрытия к подложке. Избежать этих недостатков позволяет получение функциональных покрытий, в которых наполнитель распределен градиентно. В гомогенных системах наполнители либо выделяются из низковязких разбавителей в виде отдельной фазы, либо остаются в высоковязком олигомере и потому получить градиентное распределение наполнителя в таких системах невозможно.

Для получения градиентных функциональных покрытий был предложен ряд технологических приемов. Большое значение здесь имеет последовательность введения наполнителя. В работе [Кандырин Л.Б. Структура и свойства смесей олигомеров. Дисперсные системы на их основе / Л.Б. Кандырин, П.В. Суриков, В.Н. Кулезнев // Пластические массы. – 2010. – № 9. – С. 3-9.] было показано, что смешение наполнителя с индивидуальными компонентами эмульсии или с непосредственно приготовленной заранее эмульсией приводит к различным распределениям наполнителя в матрице.

В данной работе наполнитель предварительно смешивали с тем олигомером, который в ходе расслоения будет «перемещать» его к нужной поверхности покрытия. Такой технологический прием позволил получить оптимальные свойства функциональных покрытий (антифрикционных, антиадгезионных, огнезащитных, теплоизоляционных).

Антиадгезионные покрытия применяются в различных областях промышленности, основной недостаток существующих покрытий – низкая адгезия к подложке. Градиентные антиадгезионные покрытия позволяют сочетать высокие антиадгезионные свойства поверхности покрытия с высокой адгезией покрытия к поверхностям различным природы: металлы, пластики, древесина, керамика, стекло. В докладе приведены эксплуатационные свойства разработанных антиадгезионных градиентных покрытий, показана возможность получения покрытий с высокой теплостойкостью (200-250 ºС). Приведены результаты испытания разработанных составов в качестве антиадгезионных покрытий форм для автоклавного формования углеи стеклопластиков. Показана возможность многократного использования покрытий, а также их ремонтоспособность. Предложенные антиадгезионные покрытия, кроме их высоких эксплуатационных свойств, отличает простота нанесения на формы.

На основе саморасслаивающихся олигомер-олигомерных систем предложены высоконаполненные составы для антифрикционных покрытий. Изучено распределение состава, в том числе антифрикционного наполнителя, по сечению покрытий, показано концентрирование наполнителя у поверхности покрытия. Предложены области применения разработанных составов, в частности, в качестве твердой смазки в процессе обработки давлением изделий из титановых сплавов.

Второй технологический прием получения функциональных градиентных материалов – различная растворимость целевой добавки в эпоксидных олигомерах, был использован для получения саморасслаивающейся грунтовки-преобразователя ржавчины.

На примере всех представленных функциональных градиентных материалов показаны принципиальная возможность получения покрытий с целенаправленным распределением функциональных добавок по сечению и достижение соответствующих необходимых свойств.

В настоящее время большинство стоматологических восстановительных материалов создано на основе полимерной композиции бис-ГМА/ТГМ-3 [1, 2]. Причиной её широкого использования является комплекс свойств, среди которых: низкая полимеризационная усадка, быстрое отверждение при свободнорадикальном инициировании и низкая летучесть. Однако, высокая вязкость, относительно низкая конверсия двойных связей при полимеризации, а также склонность полимеризатов к хрупкому излому и недостаточно высокая биосовместимость заставляют проводить новые исследования по улучшению свойств полимерных стоматологических матриц.

Одним из путей решения проблемы является создание модификаторов, способных вступать в химическое взаимодействие с полимерной основой стоматологической композиции и придавать ей комплекс недостающих свойств. Наиболее интересным представляется использование синтетических элементорганических олигомеров и полимеров (например, фосфазенов), обладающих одновременно свойствами органических и минеральных соединений, за счет чего их физико-химические характеристики максимально близки к зубной ткани.