Современные керамические материалы

Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ:

•Информационно-телекоммуникационные технологии и

электроника.

• Космические и авиационные технологии

• Новые материалы и химические технологии.

• Новые транспортные технологии.

• Перспективные вооружения, военная и специальная техника.

• Производственные технологии.

• Технологии живых систем.

• Экология и рациональное природопользование

• Энергосберегающие технологии.

Перспективные технологии:

•Высокопроизводительные вычислительные системы.

• Информационно-телекоммуникационные системы.

• Компьютерное моделирование.

• Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии.

• Материалы для микро- и наноэлектроники.

• Мембранные технологии.

• Микросистемная техника.

• Мониторинг окружающей среды.

• Нетрадиционные возобновляемые экологически чистые источники энергии и новые методы ее преобразования и аккумулирования.

• Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и сверхвысокочастотная связь.

• Прецизионные и нанометрические технологии обработки, сборки, контроля.

• Синтез лекарственных средств и пищевых добавок.

• Синтетические сверхтвердые материалы.

• Технологии на основе сверхпроводимости.

• Экологически чистый и высокоскоростной наземный транспорт.

• Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров.

• Базовые и критические военные и специальные технологии.

 

Основные принципы создания новых керамических материалов:

1. Принцип периодичности

2. Принципы физико-химического анализа

3. Принцип ограничения числа независимых параметров состояния

4. Принцип разупорядочения и непостоянства состава

твердофазных соединений

5. Принцип усложнения состава

6. Принцип химической и гранулометрической однородности

7. Принцип эквивалентности источников беспорядка

8. Принцип одинакового эффекта различных физико-химических воздействий

9. Принцип неравноценности объема и поверхности

10. Принцип «топохимической памяти»

11. Принцип метастабильного многообразия

 

Перспективные керамические материалы:

- Твердофазные электролиты и электродные материалы (топливные ячейки, источники тока, сенсоры, кардиохирургия, электрический транспорт, сотовые телефоны)

- Новые оптоволоконные стекла (проект транстихоокеанского волоконного

кабеля)

- Материалы на основе нитрида кремния (автомобильные двигатели и пр.)

- Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП томографы, системы генерации, хранения и передачи энергии, поезда на магнитной подушке,

сверхбыстрые компьютеры, ядерные реакторы и пр.)

- Материалы со сверхвысокими температурами плавления на основе HfC2

(новые высокотемпературные технологические процессы)

- Наноматериалы (сверхтвердые композиционные материалы, молекулярные компьютеры и пр.)

  Иерархическая структура керамических материалов является своеобразной «записью» истории получения материала и предопределяет, как правило, его основные функциональные характеристики:

МАТЕРИАЛ =ФАЗА + «ДЕФЕКТЫ»

 

 

 

Условия появления ДСО(диссипативной самоорганизации) и ДХ(детерминированного хаоса):

• Отклонение от равновесного состояния должно превышать определенную величину, т.е. система должна находится за бифуркационной областью

• Объем системы должен быть достаточно велик,

чтобы обеспечивать наличие незатухающих флуктуаций

• В системе должна существовать положительная обратная связь

Детерминированный хаос

 

Движущие силы

0 – «абсолютный» хаос

I - обратимость

II - нелинейное поведение

III – бифуркации (>2 управляющих параметров)

IV – переход к детерминированному хаосу

Таким образом, подходы самоорганизации  и динамического хаоса позволяют:

• С единых позиций объяснить многие разрозненные наблюдения в области создания и функционирования материалов,

• Предложить принципиально новый путь получения материалов в форме ДС,

• Улучшить традиционную керамическую технологию,

• Дать рекомендации, облегчающие получение материалов с воспроизводимыми свойствами.

Предпочтительные реагенты

• Стехиометрические молекулярные соединения

• Неорганические комплексы

• Твердые растворы изоструктурных бинарных солей

((NH4)2SO4*MSO4*6H2O, M=Fe, Co, Ni, Mg, Mn, Zn, Cu)

• Криохимически гомогенизированные соли (а также

другие методы химической гомогенизации: RESS,

пиролиз аэрозолей, золь-гель...)