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 проекта 25-19-00076

НазваниеРазработка геополимерных материалов широкого назначения с использованием минерально-сырьевой базы Российской Федерации

Руководитель Голубева Ольга Юрьевна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , г Санкт-Петербург

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова геополимеры, минералы, алюмосиликаты, технология, конструкционные материалы, механическая прочность

Код ГРНТИ31.15.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на изучение процессов геополимеризации и получения материалов с заданными физико-химическими и эксплуатационными свойствами с использованием минеральных ресурсов Российской Федерации. В настоящее время одной из важнейших задач является решение проблемы импортозамещения и развития технологического суверенитета Российской Федерации. Российская минерально-сырьевая база является фундаментом экономики страны и её естественным конкурентным преимуществом на долгосрочную перспективу, что позволяет утверждать, что указанная проблема будет успешно решена. Разработка геополимеров, получаемых в результате щелочной или кислотной активации алюмосиликатных прекурсоров, является относительно новым направлением в материаловедении. Геополимеры обладают ценными свойствами, такими как высокая прочность на сжатие и изгиб, химическая стойкость, устойчивость к циклическому замораживанию и оттаиванию (что делает возможным применение данных материалов в условиях арктического и субарктического климата), огнестойкость, возможность варьирования модуля упругости и реологических свойств геополимерного материала, высокие гидроизоляционные характеристики, возможность получения пористых материалов, что открывает широкие перспективы для их промышленного внедрения. Немаловажное значение для развития данного направления имеет возможность использования отечественного дешевого природного и техногенного алюмосиликатного сырья. Так, в России первичные каолины добываются на 7 месторождениях, вторичные – на 12, имеется 22 месторождения бентонитовых глин, 4 разрабатываемых месторождения цеолитов и 14 месторождений тальковых руд. В настоящее время отсутствуют научно-обоснованные подходы к подбору технологических параметров при получении геополимерных материалов с использованием минеральных ресурсов Российской Федерации. В свою очередь недостаточная изученность процесса формирования геополимеров усложняет прогнозирование эксплуатационных свойств геополимерных материалов, что лимитирует широкое внедрение таких материалов в технику и промышленность. В проекте планируется решить задачу разработки геополимерных материалов на основе природного отечественного сырья – каолиновой и бентонитовой глины различных месторождений, цеолитов, диатомитов, тальков и хризотилов. Планируется изучить физико-химические закономерности синтеза геополимеров из различных материалов-прекурсоров, контроль над которыми позволит получать материалы с заданным комплексом свойств - высокой механической прочностью, кислото- и щелочестойкостью, атмосферо-устойчивостью, радиационной стойкостью, сорбционной способностью по отношению к модельным радионуклидам. По итогам выполнения работ по проекту будут сформулированы научно-обоснованные подходы и отработаны технологии получения геополимерных материалов на основе природных алюмосиликатов, адаптированные к использованию отечественного сырья, а также сформулированы основные предложения по вовлечению природного минерального сырья Российской Федерации в высокотехнологичные направления получения новых материалов с заданными свойствами, составлен реестр, систематизирующий и обобщающий характеристики минеральных силикатных прекурсоров Российской Федерации, и характеристики получаемых на их основе геополимеров. Проект ориентирован исключительно на возможности применения отечественной минерально-сырьевой базы, что позволит решить не только задачу получения новых материалов, но и поднять на качественно новый уровень возможности использования отечественной силикатной минерально-сырьевой базы за счёт развития инновационных отраслей промышленности.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения работ по проекту будут получены принципиально новые результаты о структуре и свойствах геополимеров в зависимости от условий их геополимеризации и характеристик исходного сырья, определены оптимальные условия проведения процесса геополимеризации с целью формирования структуры геополимеров, обладающей заданными физико-химическими характеристиками, на основе различного природного силикатного сырья, установлены закономерности влияния характеристик исходных прекурсоров (фазового и минералогического состава, химического состава, дисперсности, пористо-текстурных характеристик) на эксплуатационные характеристики геополимерных материалов, позволяющие их использовать в качестве матриц для захоронения радиоактивных отходов, коррозионностойких и атмосфероустойчивых покрытий, материалов биомедицинского применения. По итогам выполнения проекта будут сформулированы научно-обоснованные подходы к получению геополимерных материалов на основе природных алюмосиликатов, адаптированные к использованию отечественного сырья, сформулированы основные предложения по вовлечению природного минерального сырья Российской Федерации в высокотехнологичные направления получения новых материалов с заданными свойствами, составлен реестр, систематизирующий и обобщающий характеристики минеральных силикатных прекурсоров Российской Федерации, и характеристики получаемых на их основе геополимеров. Проект будет сосредоточен на использовании отечественных природных источниках потенциального сырья для геополимеров – каолине и бентоните различных месторождений, цеолитах (клиноптилолит), диатомите, тальке и хризотиле. В результате будет разработана технология получения геополимерных материалов на основе природных силикатов, адаптированная к использованию отечественного сырья. Будут оценены возможности использования геополимеров для получения материалов для медицины, экологии, материалов для захоронения радиоактивных отходов, коррозионностойких покрытий, материалов сложной топологии. Решение поставленных в проекте задач позволит получить абсолютно новые результаты, превосходящие по своему уровню аналогичные зарубежные и отечественные разработки. Результаты выполнения проекта будут использованы для осуществления хозяйственной деятельности предприятий Российской Федерации. Основная долгосрочная цель проекта – перевести рынок использования отечественного природного силикатного сырья (каолиновых и бентонитовых глин, цеолитов, тальков, хризотилов) на качественно новый технологический и инновационный уровень. Предполагается развитие энергоёмких и экологичных производств новых типов материалов и конструкций для решения задач экологии, строительства, в том числе для арктической зоны, и медицины. По итогам работы по проекту будут сформированы научные и технологические заделы, обеспечивающие экономический рост и социальное развитие Российской Федерации за счёт создания новых рабочих мест и развития инновационных отраслей промышленности.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---