Том 59, № 9 (2023)

Впервые не образующие боридов ростовые системы Au–B–С и Cu–B–C были использованы для синтеза легированных бором сверхпроводящих алмазов. В этих системах превращение графита в алмаз происходит при давлениях 8–9 ГПа и температурах 1620–1770 K, доступных для массового производства. Предполагается, что присутствие бора в расплавах ответственно за снижение температуры синтеза в расплаве меди и появление алмазообразующей способности расплава на основе золота. Синтезированные алмазы демонстрируют металлический характер проводимости при обычных температурах и переход в сверхпроводящее состояние при 4.5–2.5 K.

По технологии повторяющейся пакетной прокатки композита Cu/NbTi получили высокопрочный гетерофазный сплав, обладающий сверхпроводящими свойствами. Рентгеноструктурные исследования показали, что полученный материал обладает ненапряженной, релаксированной структурой в виде самосогласованных, диффузионно локально легированных, разноразмерных атомных групп трех типов: 1) мелкокристаллических с дальним атомным порядком с размерами около 450 Å, проявляющихся в виде дебаевских отражений с острыми вершинами максимумов; 2) мезоскопических кластеров с наноразмерным атомным порядком, представленных в виде диффузных максимумов с пологими склонами и 3) мелких низкоразмерных группировок атомов с ближним атомным порядком 10–50 Å, проявляющихся в виде диффузного некогерентного рассеяния рентгеновских лучей (сильно размытых диффузных максимумов).

Методом горячего прессования в атмосфере азота с использованием высокодисперсных порошков Si₃N₄, Ti и спекающей добавки CaO–Al₂O₃ получены и исследованы керамические композиты Si₃N₄/TiN. Установлено, что в ходе горячего прессования происходит азотирование титана с образованием нитрида титана состава TiN_0.9. В результате взаимодействия нитрида кремния и спекающей добавки образуется Ca-α-SiAlON состава Ca_0.67(Si₁₀Al₂)(N_15.3O_0.7). Кроме основных фаз, регистрируется присутствие алюмосиликата кальция состава Ca₃Al₂Si₃O₁₂. При росте концентрации нитрида титана в композитах, полученных при температуре 1650°C, увеличиваются плотность и микротвердость по Виккерсу: с 3.18 ± 0.03 до 4.33 ± 0.03 г/см³ и с 17 ± 1.1 до 29.4 ± 0.9 ГПа соответственно.

Из первых принципов выполнены квантово-химические расчеты электронной структуры чистого CaWO₄ и CaWO₄, содержащего кислородные вакансии. Вычисленные значения сравнивали со значениями, полученными из экспериментальных кривых термостимулированной люминесценции. Влияние вакансий и разупорядочения структуры отражается в появлении дополнительных уровней в запрещенной зоне.

Абсолютным стационарным методом продольного теплового потока в интервале температур 50–300 K измерена теплопроводность k серии монокристаллов твердого раствора Na_0.4(Y_{1 – x}Nd_x)_0.6F_2.2 с x = 0–0.5. Температурная зависимость теплопроводности всех исследованных образцов характерна для разупорядоченных материалов. При комнатной температуре теплопроводность твердых растворов низка и составляет k = 1.1–1.4 Вт/(м K).

В рамках поиска новых вариантов матричных материалов для остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов различного состава и совершенствования способов их применения были синтезированы и изучены образцы матричных материалов системы Na₂O–Rb₂O–SrO(Ba,Ca)–B₂O₃–SiO₂–Al₂O₃–ZrO₂. Методами электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и инфракрасной спектроскопии для образцов, полученных быстрым охлаждением из расплавов с содержанием рубидия 3.6–4.5 мол. %, зафиксировано формирование однородного стеклообразного вещества, установлены значения концентрации циркония, отражающие его растворимость в стекле, и присутствие равномерно распределенных кристаллов бадделеита, указывающих на избыточное содержание циркония в исходном расплаве. Для образцов с содержанием рубидия 6.7–8.5 мол. % установлено формирование вещества с менее однородной структурой и значительным присутствием цирконий- и рубидийсодержащих кристаллических фаз. На основе сравнения полученных результатов сделан вывод об оптимальном содержании циркония и рубидия в составе радиоактивных отходов при их иммобилизации методом остекловывания с использованием матричных материалов изученной системы.

В работе изучены механические характеристики градиентных макропористых керамических материалов на основе β-Ca₃(PO₄)₂, полученных методом стереолитографической 3D-печати. Показаны возможности использования фотоотверждаемых эмульсий для получения керамических материалов пористостью более 80%, а также возможность регулирования распределения пор по размерам. Получены градиентные керамические материалы с заданным размером пор с использованием трехмерной печати фотоотверждаемых эмульсий на основе трикальциевого фосфата. Описано влияние содержания эмульгатора на средний размер пор в керамическом каркасе заданной архитектуры. Изучено влияние пористости, среднего размера пор и архитектуры трехмерной конструкции на прочностные характеристики макропористых керамических материалов.

Впервые создан тонкослойный детектор альфа-частиц на основе Bi₄Ge₃O₁₂. Иммобилизация сцинтиллятора на подложке из плавленого кварца осуществлялась при помощи импульсного лазерного облучения слоя порошка BGO с частицами субмикронного размера. Показано влияние режима лазерной обработки на морфологию и кинетические характеристики сцинтиллятора. Полученный материал обеспечивает большую стойкость детектора к воздействию влаги и воздуха по сравнению с коммерческими аналогами при сравнимой или более высокой эффективности детектирования и может быть использован в задачах экологического мониторинга, в т.ч. для измерения объемной альфа-активности.