Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 939
Растворимые соединения алюминия и нанокомпозитные материалы на их основе. Часть III
Статья научная
Настоящая статья посвящена применению растворимых соединений алюминия для получения нанокомпозитных материалов. Проведен анализ состояния ионов алюминия Al3+ в водных растворах. Простые соединения алюминия являются прекурсорами по всех процессах получения нанокомпозиционных материалов на основе оксидов алюминия. Состояние ионов Al3+ в водных растворах определяет механизм и структуру получаемых нанокомпозитов. Проведен анализ фазовых превращений в системах солей алюминия, гидратированных оксидов и оксидов. На основе этих Д.А.нных определены основные режимы получения конечных материалов. Сделан анализ различных методов получения коллоидных растворов гидратированных оксидов алюминия как основного прекурсора при получении нанокомпозиционных материалов на основе оксидов алюминия. В качестве таких методов изучены процессы получения алюмозоля методом осаждения-пептизации. Также для синтеза алюмозолей рассмотрены методы ионного обмена и контролируемого гидролиза соединений алюминия. Для получения смешанных оксидных материалов в системе SiO2-Al2O3 проведен анализ процессов взаимодействия кремне- и алюмозолей. Изучена возможность применения метоД.А. «гомогенное осаждение гидратированного окосида алюминия» для получения нанокомпозитов на основе окосида алюминия.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Наиболее простым и распространенным способом получения тонкодисперсных минеральных порошков является механическое диспергирование. В процессе измельчения материала затрачивается определенная работа (энергия), которая расходуется на образование новой поверхности. Поэтому не всегда понятно, действительно ли разрушение кристаллической решетки твердого тела приводит к активации получаемого раздробленного материала. Так, ключевыми характеристиками тонкодисперсных минеральных порошков, по которым можно судить об активационных процессах, являются величина удельной поверхности (Ssp) и удельная свободная поверхностная энергия, числено равная поверхностному натяжению (о) твердого тела. Поэтому для оценки процесса механической активации сырья был предложен ряд моделей, основанных на определении данных характеристик. Так, одним из самых корректных способов, на наш взгляд, является способ, основанный на энергетическом подходе к оценке механоактивационных процессов. В данной модели заложено определение относительного изменения свободной поверхностной энергии (ΔES/ES0) материала при получении дисперсной системы. В то же время выбор наиболее эффективного сырья для получения композиционных вяжущих может осуществляться на основе критерия активности поверхности (ks), который используется как критерий, характеризующий реакционную способность тонкодисперсных минеральных порошков после их механической дезинтеграции. Поэтому целью данной работы стал расчет относительного изменения поверхностной энергии тонкодисперсных минеральных порошков различной сырьевой природы и выявление возможной функциональной взаимосвязи между параметром ΔES/ES0 и величиной активности поверхности для исследуемых систем горных пород. Методы и материалы. В качестве материалов для проведения исследований были выбраны осадочные горные породы Архангельской области: полиминеральный песок и сапонитсодержащий материал (представитель бентонитовых глин). Перед началом экспериментов образцы горных пород доводили до постоянной массы при температуре 105оС. Химический состав образцов определяли на рентгенофлуоресцентном анализаторе «МетЭксперт». Высокодисперсные фракции горных пород получали методом сухого помола на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100. Определение размерных характеристик проводили на анализаторе размера субмикронных частиц «DelsaNano» методом фотонно-корреляционной спектроскопии. Удельная поверхность определялась методом газопроницаемости на приборе «ПСХ-10». Для расчета поверхностного натяжения измеряли краевой угол на установке «Easy Drop». Поверхностное натяжение для высокодисперсных проб рассчитывали методом ОВРК. Результаты и обсуждение. Рассчитанные макроэнергетические характеристики исследуемых образцов показали, что энергия атомизации для полиминерального песка составила 1910,72 кДж/моль, а для сапонитсодержащего материала 1826,94 кДж/моль. При этом массовая удельная энергия атомизации для песка и ССМ равны 30,41•103 кДж/кг и 26,94•103 кДж/кг, соответственно. В процессе диспергирования было получено несколько фракций высокодисперсных порошков горных пород, которые охарактеризовали средним размером частиц и удельной поверхностью. Рассчитанное методом ОВРК поверхностное натяжение (и его составляющие) показало, что для всех исследуемых проб поляризационный эффект (σSP) преобладает над дисперсионным взаимодействием (σSD). При этом по мере возрастания Ssp численное значение отношения σSP/σSD увеличивается. Это свидетельствует об увеличении количества активных центров поверхности, связанных с перераспределением энергетического потенциала системы. Рассчитанные величины свободной поверхностной энергии (ES), активности поверхности (ks) и относительное изменение свободной поверхностной энергии показали, что ks и ΔES/ES0 возрастают по мере увеличения продолжительности диспергирования порошков. Полученные функциональные зависимости ks = f(ΔES/ES0) для исследуемых образцов полиминерального песка и сапонитсодержащего материала имеют линейный характер и подчиняются уравнению общего вида у = a•x + b. При этом коэффициент «a» характеризует динамику изменения реакционной способности материала при увеличении продолжительности механического размола, а параметр «Ь» его реакционную активность в макросостоянии. Сравнение коэффициентов «a» исследуемых дисперсных систем показало, что в отличие от полиминерального песка реакционная способность сапонитсодержащего материала возрастает в 1,5 раза бы стрее, по мере увеличения продолжительности помола. Полученная функциональная взаимосвязь между используемыми критериями оценки процесса механоактивации минерального сырья различной природы показывает корректность применяемых моделей. Заключение. Рассчитанные макроэнергетические характеристики образцов горных пород показали, что энергия атомизации для полиминерального песка и сапонитсодержащего материала имеет близкие значения.
Бесплатно
Реализация электромеханохимических способов повышения активности минерального вяжущего
Статья научная
В статье освещены проблемы получения высокоплотных и высоко- прочных строительных материалов путем разработки и применения элек- тромеханохимических способов повышения активности минерального вя- жущего и повышения, тем самым, прочности строительных материалов на его основе.
Бесплатно
Реализация электромеханохимических способов повышения активности минерального вяжущего
Статья научная
В статье освещены проблемы получения высокоплотных и высокопрочных строительных материалов путем разработки и применения электромеханохимических способов повышения активности минерального вяжущего и повышения, тем самым, прочности строительных материалов на его основе.
Бесплатно
Краткое сообщение
Бесплатно
Регулирование агрегативной устойчивости бинарных полимерминеральных дисперсий
Статья научная
Введение. В бинарных дисперсных системах различной природы (минеральных и полимерных) с различающимися на порядок по размеру частицами наблюдается гетерокоагуляция. Регулирование агрегативной устойчивости является ключевым моментом управления свойствами функциональных дисперсных материалов на основе подобных смешанных дисперсий. Данное исследование направлено на изучение водных монои бинарных дисперсий поливинилацетата, портландцемента, мела методом статического рассеивания лазерного излучения и оптической микроскопии. Материалы и методы исследования. Для изучения механизма действия модификатора FF на основе флороглюцинфурфурольных олигомеров в качестве дисперсных фаз использовали мел (CaCO3) дисперсный технический МТД-2 (ООО «Технострой», Копанищенское месторождение), портландцемент ЦЕМ I 42,5Н (ЗАО «Белгородский цемент») и поливинилацетат (ООО «Кубань-Полимер»). Было изучено распределение частиц и агрегативная устойчивость дисперсий на приборе Analysette 22 NanoTecplus; размеры частиц методом оптической микроскопии с использованием микроскопа «Axio.Scope.A.1» и адсорбция олигомеров на частицах дисперсий с использованием УФ-спектрометра (SPECORD UV). Результаты и обсуждение. Установлено, что флороглюцинфурфурольный модификатор способствует стабилизации бинарных полимерминеральных дисперсий. Получены интегральные и дифференциальные кривые распределения полимерных частиц в широком диапазоне 0,01-2100 мкм. Показана закономерность уменьшения модального диаметра адсорбционно модифицированных частиц с переходом от узкого к более широкому распределению с отсутствием крупных коагулюмов. Заключение. Предложена гипотеза, что в агрегативную устойчивость бинарных полимерминеральных дисперсий вносит значимый вклад адсорбционно-сольватный фактор агрегативной устойчивости. Роль этого фактора различна для мономинеральных и бинарных полимерминеральных дисперсий, зависит от гидрофильности поверхности и возрастает при переходе от минеральной поверхности к полимерной по мере увеличения константы Гамакера.
Бесплатно
Результаты исследований в области нанотехнологий и наноматериалов. Часть 1
Статья научная
С целью популяризации научных достижений в реферативной форме публикуются основные результаты исследований российских и зарубежных ученых. По направлению «Разработка полимерных композиционных материалов на основе эпоксидного связующего и функционализированных углеродных нанотрубок» разработаны радиопоглощающие материалы на основе эпоксидного связующего и ф-УНТ, обладающие аналогичными поглощающими и отражающими характеристиками при толщинах в 25—35 раз меньше по сравнению с композитами на основе микроразмерных углеродных наполнителей (технический углерод и графит) и в 1,5—2,0 раза меньше по сравнению с композитами на основе нативных (исходных) УНТ. Такие композиты при аналогичных толщинах и величине ослабления характеризуются коэффициентом отражения в 4,5—5,5 раз ниже по сравнению с композитами на основе микроразмерных углеродных наполнителей и в 1,1—1,4 раза меньше по сравнению с композитами на основе нативных УНТ. По направлению «Получение и свойства металлсодержащих наночастиц (Fe, Co, Ni, Zn, Ce, Cd, Pd, Ag, Mo), стабилизированных наноалмазом детонационного синтеза и полиэтиленом высокого давления» полученные в работе композиционные наноразмерные материалы имеют большую перспективу применения в решении задач электромагнитной совместимости, в частности, при создании многослойных радиопоглощающих материалов и покрытий, обладающих высокой эффек тивностью, что продемонстрировано в работе. Композиционные наноматериалы могут быть использованы в качестве модельных систем для изучения их взаимодействия с электромагнитным излучением и создания на их основе метаматериалов с использованием особенности физических свойств веществ в наноразмерном состоянии. Публикуемые материалы могут быть использованы специалистами в научной и практической деятельности.
Бесплатно
