КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-23-00047
НазваниеВысокотемпературное термодинамическое исследование керамических систем на основе диоксида церия
РуководительШугуров Сергей Михайлович, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2024 г. - 2025 г. |
Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-406 - Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция
Ключевые словавысокотемпературная масс-спектрометрия, диоксид церия, твердофазный синтез, высокотемпературная масс-спектрометрия, оксидные системы, термодинамические свойства, термические свойства, конструкционные материалы специального назначения, рентгенофазовый анализ
Код ГРНТИ31.15.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на исследование термической устойчивости и процессов парообразования сложной оксидной керамики на основе различных оксидов. В проекте будет использован комплексный подход, заключающийся в совместном применении методов керамического исследуемых композитов и высокотемпературного масс-спектрометрического анализа термической устойчивости и поиска составов, характеризующихся минимальной летучестью. В первую очередь, это - систематическое рассмотрение взаимосвязи «состав-структура-свойство» в широком температурном интервале в исследуемых системах.
Развитие нового поколения перспективной авиационно-космической техники и электроники требует разработки и внедрения широкого класса материалов, обладающих повышенными показателями физико-химических, механических, термических и электрических характеристик. Для защиты современных аэрокосмических систем различного назначения от внешних воздействий используются радиопрозрачные материалы, к которым предъявляется комплекс требований: высокие радиотехнические характеристики и термостойкость, низкие значения теплопроводности, теплоемкости, высокая прочность во всем температурном диапазоне, высокая ударная вязкость и низкая плотность – как фактор снижения массы.
Эксплуатация материалов на основе вышеперечисленных систем может протекать в условиях разреженной атмосферы и при высоких температурах. При этом могут протекать процессы избирательного испарения легколетучих компонентов этих систем, приводящих к изменению их функциональных свойств. Исследование термической устойчивости стеклообразных и керамических материалов на основе алюмосиликатных систем позволит выбрать оптимальные составы с наилучшими эксплуатационными характеристиками.
Системы на основе диоксидов церия, титана и алюминия являются перспективными с точки зрения их применения в технологиях изготовления высокотемпературной керамики для авиационной и космической промышленности, а также для создания твердооксидных топливных элементов (ТТОЭ). Исследование высокотемпературного поведения позволит выявить температурно-временные пределы эксплуатации материалов в агрессивных средах. Кроме того, объекты исследования представляют интерес в связи с развитием теории термической устойчивости сложных оксидных неорганических систем. Ожидаемые результаты проекта включают температурный диапазон перехода в пар компонентов твердых растворов и соединений на основе диоксидов церия, титана и алюминия, молекулярный состав насыщенного пара, фазовый состав полученных композитов, определенный методом рентгенофазового анализа, термодинамические характеристики, определяемые методом высокотемпературной масс-спектрометрии.
Сочетания результатов изучения фазовых равновесий, физико-химических(термодинамических, теплофизических, электрических свойств) в указанных системах позволит разработать физико-химические основы получения современных композиционных материалов нового поколения с заданными функциональными свойствами.
Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта предполагается синтезировать кристаллические материалы и соединения, а также твердые растворы систем CeO2-TiO2, CeO2-Al2O3 и CeO2-Gd2O3, а также тройных систем CeO2-TiO2-Al2O3 и CeO2-Gd2O3-TiO2, для которых нет литературных данных о термодинамических свойствах различными методами. Методами рентгенофазового и термического (ДТА, ДСК) анализа будут охарактеризованы синтезированные образцы в исследуемых системах, определены области устойчивости кристаллических соединений и твердых растворов. Методом высокотемпературной масс-спектрометрии будут установлены температурные пределы термической устойчивости полученных композитов, качественный и количественный состав пара в зависимости от температуры и состава конденсированной фазы, а также термодинамические свойства изученной систем в широком интервале концентраций. Исследование процессов парообразования и определение термодинамических свойств изучаемых керамических систем в широком диапазоне составов конденсированной фазы будет выполнено впервые. Полученные результаты позволят выявить наиболее перспективные материалы для современной авиационной и космической промышленности, для изготовления датчиков определения кислорода в нагретых газовых средах и расплавах, а также при создании высокотемпературных твердооксидных топливных элементов (ТТОЭ) для газовых электролизеров и электрохимических генераторов – автономных источников электрического тока.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ