Наноматериалы

Сергей Воронин рассказал о том что отверстия и поры не всегда являются дефектами, а могут даже быть полезны

В учебном пособии рассмотрен ряд химических способов получения наноразмерных материалов – физические и химические основы метода, принципиальные схемы, оборудование и режимы получения нанопродукта, исходные вещества, характеристики синтезируемых наносистем, а также возможности и перспективы промышленной реализации способа. Пособие предназначено для обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 28.03.03 «Наноматериалы», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов». Может быть рекомендовано обучающимся по другим направлениям подготовки, а также преподавателям, аспирантам и слушателям курсов повышения квалификации.

Курс лекций посвящен анализу тенденций и направлений развития в области технологий нанесения упрочняющих поверхностных покрытий, систематизации информации в области нанесения покрытий на поверхности изделий сложных пространственных форм, разработке предложений по выбору оптимальных составов упрочняющих покрытий для защиты лопаток компрессора газотурбинных двигателей и требований к оборудованию и технологической оснастке для нанесения покрытий с помощью вакуумных методов. Для студентов, обучающихся в бакалавриате (направление 22.03.02 «Металлургия», профиль «Функциональные материалы и покрытия») и магистратуре (направление 22.04.02 «Металлургия», профиль «Порошковые и аддитивные технологии синтеза функциональных материалов и покрытий»).

Изложены базовые основы строения и свойств различных видов твердотельных материалов. Дана классификация материалов, представлен широкий круг методов исследования их функциональных свойств, рассмотрены физико-химические эффекты и процессы, лежащие в основе их применения. Уделено внимание новым материалам с особыми свойствами, освещен ряд инновационных разработок по наноматериалам и развитию приоритетных направлений фундаментального материаловедения. Для студентов и преподавателей высших учебных заведений и техникумов направлений подготовки 22.00.00 «Технологии материалов» и 15.00.00 «Машиностроение».

В книге систематически изложены основные аспекты химии поверхности неорганических наночастиц – металлов, оксидов, галогенидов, полупроводников, наноалмаза, графена, углеродных нанотрубок. Описаны особенности строения поверхности наночастиц, их реакционная способность, синтез привитых поверхностных соединений. Рассмотрены как уже известные, так и перспективные области практического использования поверхностно-модифицированных наночастиц, ассоциатов и конъюгатов наночастиц с биологически активными и лекарственными веществами: селективная адсорбция, химический и биохимический анализ, фармакология, биовизуализация, магнитно-резонансная томография, катализ, флотация и др. Обширные библиографические списки охватывают оригинальные и обзорные работы, выполненные в последние 10-15 лет. Книга предназначена научным работникам и инженерам, занимающимся применением наночастиц при решении материаловедческих, биомедицинских, физико-химических, технологических и других подобных задач. Она может быть полезна студентам и аспирантам, обучающимся по специальностям, связанным с нанотехнологиями.

Использование бадделеита особенно важно в рамках программы импортозамещения и повышения конкурентоспособности отечественной продукции. В книге обобщены данные по возможному химическому составу, кристаллической и микроструктуре, а также свойствам керамических материалов на основе диоксида циркония. Рассмотрены наиболее развитые технологии получения этих керамик и композитов на их основе. Особое внимание уделено состоянию и перспективам практического применения циркониевых керамик в Российской Федерации. Монография состоит из четырех частей, каждая из которых освещает определенную область вопросов, связанных с керамическими материалами. Проведено детальное сравнение достоинств и недостатков керамики на основе диоксида циркония с существующими аналогами. Авторами приведен ряд оригинальных результатов по синтезу и исследованию физико-механических свойств наноструктурных инженерных циркониевых керамик на основе отечественного сырья – природного минерала бадделеита, который в 6–7 раз дешевле традиционного циркониевого сырья (синтетического диоксида циркония), закупаемого сейчас за рубежом. Книга написана коллективом авторов, имеющих опыт в области создания, исследования и реализации материалов и изделий на основе как химически чистого диоксида циркония, так и природного бадделеита с примесями. Рабочая группа включает в себя специалистов-материаловедов и технологов, представляющих две компании – НИИ «Нанотехнологии и наноматериалы» Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина и совместное российско-американское предприятие ООО «Циркоа-РУС» – подразделение компании Zircoa Inc., которая вот уже в течение 65 лет разрабатывает и изготавливает изделия на основе диоксида циркония и на данный момент является лидером в производстве широкого спектра продуктов для различных отраслей индустрии. Миссия ООО «Циркоа-РУС» состоит в поставке циркониевой керамики высокого класса, которая позволит российской промышленности расширить границы существующих технологий. Книга будет интересна широкому кругу читателей: от студентов естественно-научных специальностей до инженеров, технологов и медицинских работников, связанных с практическим применением циркониевой керамики. Разработка методов синтеза, получение и подготовка оригинальных керамических образцов на основе бадделеита выполнены при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 16-19-10405). Отработка методик исследования и определение физико-механических характеристик осуществлены при поддержке гранта Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 16.2100.2017/ПЧ). Разработка и реализация новых подходов и методов термографической диагностики и контроля осуществлены при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00602).

В данном учебном пособии рассмотрены такие понятия, как «наночастица» и «наноматериал», представлена информация о современных технологиях получения наночастиц и наноматериалов и основных направлениях современных нанотехнологий, а также приведены основные особенности физико-механических свойств наноматериалов. Анализ и применение технологий получения и исследования наноматериалов, а также изучение их физико-механических свойств, является составной частью дисциплин «Наноматериалы и нанотехнологии», «Материаловедение», «Технология композиционных материалов» и предназначены для изучения студентами очной формы обучения.

Лабораторный практикум по курсу «Техника физико-химического эксперимента», раздел «Измерение температуры, работа с газами» включает описания и методические рекомендации по выполнению четырех лабораторных работ, посвященных изучению методов измерения температуры термопарами, термометрами сопротивления и пиро-метрами, а также методов регулирования и контроля расхода малых потоков газа. Предназначен для бакалавров, обучающихся по направлениям подготовки 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 28.03.03 «Наноматериалы», 03.03.02 «Физика».

В учебном пособии изложены основы химических и физико-химических методов аналитического контроля состава веществ и материалов. Каждой работе предшествует теоретическое введение; приведены последовательность выполнения работ, перечень контрольных вопросов для закрепления полученных теоретических и практических знаний. Пособие предназначено для проведения лабораторных занятий по дисциплинам «Контроль состава веществ и материалов химическими и физико-химическими методами», «Методы контроля и анализа веществ», «Метрология, стандартизация и методы контроля и анализа веществ», «Методы разделения и концентрирования» для обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология», 03.03.02 «Физика», 28.03.03 «Наноматериалы», 22.03.02 и магистратуре по направлению подготовки 22.04.02 «Металлургия».

Приведены общие сведения о магнитных наноматериалах, связях магнитных свойств с кристаллической структурой объекта. Рассмотрены классификации металлов по функциональному назначению, химическому и фазовому составу, структуре. Описаны наноматериалы и их магнитные свойства. Проанализированы наносистемы, магнитные наночастицы и важные для этих объектов поверхностные явления и пленки, их структура и свойства, атакже технологические условия проявления особых поверхностных свойств. Предназначено для студентов магистратуры, обучающихся по направлениям подготовки 22.04.01 «Материаловедение», 04.04.01 «Химия» и 03.04.02 «Физика».

В учебнике изложены основные физические и химические свойства наночастиц, наноматериалов, наноструктур – объектов нанотехнологий. Рассмотрен ряд примеров нанотехнологических процессов, а также современных методов изучения нанообъектов. Материал разделен на главы, в каждой из которых имеется теоретическая часть, контрольные вопросы для самоподготовки и небольшие тесты открытого типа. В ряде глав представлены задачи для самостоятельного решения и примеры их решения, а в конце пособия приведен словарь основных терминов, используемых в изучаемой дисциплине. Учебник предназначен для студентов учебных заведений среднего специального образования, обучающихся по группам профессий: «Инженерное дело, технологии и технические науки»; «Химические технологии»; «Технологии материалов»; «Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии» и др. Рекомендуется для методической работы преподавателей техникумов и колледжей, ведущих занятия со студентами по данной и родственным дисциплинам.

Рассмотрены физические процессы и явления, протекающие в активных диэлектриках и магнитных материалах в различных условиях их эксплуатации. Значительное внимание уделено новым перспективным материалам функциональной диэлектрической и магнитной электроники. Рассмотрены основные параметры и варианты конструктивного оформления пассивных компонентов электронной аппаратуры – резисторов, конденсаторов, индуктивностей, а также соединительных и коммутационных элементов. Приведены классификация элементов и система обозначения резисторов и конденсаторов отечественного производства. Для студентов вузов, обучающихся по направлениям «Электроника и наноэлектроника» и «Конструирование и технология электронных средств».

В учебном пособии рассмотрены вопросы становления и развития нанобиотехнологии как отдельной дисциплины. Описаны особенности применения наноматериалов в биологии, медицине, пищевой технологии. Перечислены перспективные направления исследований в области нанобиотехнологии. В учебном пособии представлен теоретический материал по курсу нанобиотехнологий, который может быть использован преподавателями и студентами, интересующимися вопросами нано- и биотехнологии. Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки «Медицинская биофизика», «Биоинженерия и биоинформатика», «Биотехнические системы и технологии», «Биотехнология». Книга также будет полезна для преподавателей и студентов, специализирующихся в областях разработки и применения нанобиотехнологий.

Излагаются основы широко применяемых в настоящее время методов исследования структуры неупорядоченных, аморфных и наноматериалов, в том числе с использованием синхротронного излучения. Описаны теоретические основы методов и особенности их применения. Рекомендовано для студентов старших курсов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению 03.03.02 и 03.04.02 «Физика» и другим естественнонаучным направлениям.

Ученое пособие состоит из двух частей. В первой изложены экспериментальные методы, характеристики топологической структуры полимеров. Проанализированы возможности оценки молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и разветвленности по реологическим, релаксационным и иным физическим свойствам. С этих позиций рассмотрены сетчатые полимеры и равновесные физические сетки, а также топологически связанные макромолекулы (полиротаксаны и поликатенаны). Во второй части рассмотрено влияние на свойства полимерных материалов такого структурного фактора, как наполнитель. При этом выбраны наноразмерные добавки, поскольку из-за исключительно высокой удельной поверхности их влияние на матрицу беспрецедентно. Обсуждаются главным образом эпоксидные нанокомпозиты. Пособие предназначено для студентов старших курсов вузов, магистрантов, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям, входящим в УГСН «Химия» и «Химические технологии». Книга также будет полезна аспирантам, научно-педагогическим и производственным работникам, обучающимся и работающим в области химии и технологии полимеров. Издание второе, стереотипное

В практикуме представлены вопросы, задачи и задания по основным темам программы дисциплины «Современные методы аналитического контроля материалов». Практикум предназначен для проведения практических и семинарских занятий для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 22.03.02 «Металлургия», 03.03.02 «Физика», 28.03.03 «Наноматериалы», 27.03.01 «Стандартизация и метрология».

Практикум содержит описание тринадцати практических работ, при выполнении которых студенты изучают физико-химические основы формирования наноструктурированных поверхностей, знакомятся с технологическим оборудованием получения покрытий и методиками измерения ключевых характеристик покрытий и пленок, получают навыки работы на современных аналитических средствах измерения. Практикум предназначен для бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлению 22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия», осваивающих курсы «Теория и технология покрытий», «Теоретические основы получения наноструктурированных поверхностей».

Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов в области наукоемких технологий, связанных с квантовой физикой микромира, в частности для подготовки студентов по направлению «Наноматериалы и нанотехнологии». В книге подробно изложены основные виды формализма квантовой механики, включая операторную алгебру, матричную механику и скобочный аппарат Дирака. Значительное внимание уделено приближенным квантово-механическим методам, широко применяемым в квантовой химии. В соответствии с требованиями новых образовательных стандартов в книгу включены элементы развивающегося направления квантовой механики, а именно квантовой теории кубитов, которое связано с проектированием и созданием в будущем квантовых компьютеров. Достаточное место отведено технике конкретных квантово-механических вычислений. Для студентов и аспирантов высших технических учебных заведений, а также преподавателей физики и других естественнонаучных дисциплин в технических вузах.

В настоящее время идет быстрое развитие элементной базы микроэлектроники. Элементная база изменяется на всех уровнях характерных размеров: от нанометровых элементов микроэлектроники, построенных с применением наночастиц, нанопроволоки и тонких пленок, до электронных компонентов с геометрическими размерами элементов порядка нескольких микрометров. Специальный курс физики позволяет познакомить студентов с основными физическими принципами, положенными в основу разработки и использования современной элементной базы микроэлектроники. Для этого студенты изучают соответствующие разделы квантовой механики, физики твердого тела и квантовой оптики. Настоящее пособие призвано помочь в изучении специального курса физики как на аудиторных занятиях, так и при самостоятельном изучении. Пособие предназначено для студентов МТФ, обучающихся по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» и 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» дневной формы обучения.

Рассматриваются вопросы комплексного упрочнения деталей машин и механизмов нанесением на рабочие поверхности защитных наплавок и покрытий. Систематизированы сведения о материалах, технологиях нанесения, последующей обработке и методах испытаний защитных наплавок и покрытий. Для ряда деталей машин и механизмов приводятся требования к структуре и свойствам рабочих поверхностей в зависимости от условий эксплуатации. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 22.03.01 – Материаловедение и технологии материалов. 28.03.02 – Наноинженерия; 29.03.04 – Технология художественной обработки материалов.