|
|
Лаборатория плазмохимии и проблем материаловедения
Заведующий лабораторией: д.т.н. Парфенов Олег Григорьевич
Тел.:(391) 249-48-91;
E-mail: parf@icct.ru
Лаборатория образована в 1998 году на базе лаборатории плазмохимии и лаборатории строения неорганических материалов.
Кадровый состав:
- Зав. лабораторией, д.т.н. Парфенов Олег Григорьевич, parf@icct.ru
- с.н.с., к.ф.-м.н. Кухтецкий Сергей Владимирович, ku@icct.ru
- в.н.с., к.ф.-м.н. Селютин Геннадий Егорович, sgend@icct.ru
- н.с., к.ф.-м.н. Михайленко Людмила Павловна, lm@icct.ru
- н.с. Мацулев Александр Николаевич, matsulev@icct.ru
- м.н.с. Закиров Роман Альфиритович, zak_roman@mail.ru
- м.н.с. Кустов Андрей Давыдович, kustov@icct.ru
- вед. инженер Лалетина Анна Ивановна
- вед. инженер Ворошилов Владимир Александрович
- вед. инженер Турушев Андрей Владимирович
- вед. технолог Попова Олимпиада Евгеньевна
- вед. технолог Гаврилов Юрий Юрьевич
Введение
Основные направления исследований:
- Металлургические и сопряженные с ними процессы в газовых и плазменных потоках
- субхлоридная металлургия титана, алюминия, кремния, железа, ванадия субхлоридный синтез соединений внедрения (нитриды, карбиды, бориды, гидриды)
- субхлоридный синтез сплавов на основе титана, алюминия, кремния
- новые способы экстракции хлора и серы из хлороводорода и сероводорода
- новые способы фиксации атмосферного азота
- Фурье-спектроскопия ЯМР твердого тела
- Физико-химические процессы на поверхности жидкой фазы при воздействии концентрированных потоков электромагнитной энергии и плазмы
- Автоматизации физико-химического эксперимента, научное приборостроение
- Технология функциональных и композиционных материалов на основе модифицированных наноалмазов и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)
Металлургические и сопряженные с ними процессы в газовых и плазменных потоках
В последние годы в лаборатории ведутся исследования химических превращений в гетерогенных потоках реакционных газовых смесей применительно к задачам экстракционной металлургии титана, железа, алюминия, ванадия, кремния и других элементов, входящих в состав рудных образований. В основе такой металлургии лежат процессы селективного галогенирования (преимущественно, хлорирования) отдельных компонентов руды, и селективного восстановления полученных галогенов летучими субгалогенидами металлов или, в отдельных случаях, водородом. Благодаря тому, что при высоких температурах макрокинетические скорости реакций лимитируется скоростями диффузионного подвода реагентов с реакционною зону, в ней характерное время роста частиц, например, металла до микронных размеров составляет микросекунды. По времени лимитирует весь технологический цикл «руда-продукт» стадия селективного галогенирования исходного концентрата, которая для ильменитового и титаномагнетитового сырья в среднем занимает от 10 до 30 минут. Суммарное время пребывания выделенного элемента гетерогенного газового потока в остальных реакторах не превышает одной минуты.
Сопряженными в такой металлургии являются процессы возврата основных реагентов в цикл (или захоронения в относительно безопасном виде), в частности, экстракция хлора и серы из сопутствующих продуктов водородного восстановления – HCl и H2S.
Другой сопряженный процесс, представляющий большую практическую значимость – фиксация молекулярного азота в составе нитридов, аммиака, оксидов азота и азот-углеродных и азот-фософрных соединений.
Ближайшая задача — придать высокоскоростной металлургии максимальную универсальность по перерабатываемому сырью и номенклатуре получаемой из него продукции, обеспечить полную безотходность по всем экологическим загрязнителям и минимизировать выбросы парниковых газов. В перспективе – обеспечить независимость металлургического производства от сторонних источников электрической энергии.
Физико-химические процессы на поверхности жидкой фазы при воздействии концентрированных потоков электромагнитной энергии и плазмы
Изучение этих процессов ведется по двум направлениям. Первое - обработка растворов и суспензий низкотемпературной неравновесной плазмой стримерных разрядов, развивающихся на поверхности жидкости. Такие плазменно-растворные системы интересны тем, что позволяют получить высокие концентрации химически активных частиц в жидкой фазе, типичные для плазмы, а с другой стороны – обеспечить высокую селективность химических процессов, характерную для жидкой фазы.
Второе направление связано с индукционным нагревом поверхности расплавленного металла для проведения эндотермических реакций с окружающим реакционным газом. Применение высокочастотных инверторов позволяет сконцентрировать нагрев в очень тонком поверхностном слое металла непосредственно в зоне реакции и, тем самым, существенно повысить эффективность реактора.
Автоматизации физико-химического эксперимента, научное приборостроение
Существенная часть задач по автоматизации физико-химического эксперимента выполняется собственными силами лаборатории. В основном эти работы связаны с применением современных универсальных микроконтроллеров для сбора и предобработки экспериментальных данных, управления установками и связи измерительного оборудования с персональным компьютером. Разработаны универсальные схемотехнические решения и гибкое программное обеспечение. Это позволяет использовать и адаптировать оборудование под текущие экспериментальные задачи обычному квалифицированному экспериментатору, без привлечения специалистов в области разработки электронного оборудования и программного обеспечения.
Технология функциональных и композиционных материалов на основе модифицированных наноалмазов и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)
Свойства функциональных материалов определяются химическим составом, структурой, а также размером и степенью упорядоченности составляющих данный материал «зерен» (фрагментов, нанофаз). Одним из перспективных способов создания новых функциональных материалов является самосборка наночастиц, которые при определенных внешних условиях могут образовывать регулярные и квазирегулярные ансамбли разной размерности. Явления самосборки наблюдаются в различных системах, в том числе при дегидратации коллоидных растворов и гелей. В лаборатории исследуются механизмы управления этими процессами и способы получения функциональных материалов с заданными свойствами.
Среди композиционных материалов с высокими потребительским свойствами следует отметить смазки на основе наноалмазов и полимерные материалы на основе СВМПЭ, разработанные в лаборатории. При введении в смазку наноалмазов в зоне контактных взаимодействий пар трения формируется антифрикционный слой, состоящий из фрагментов наноалмазов и продуктов деструкции масла. Толщина слоя достигает 10-15 мкм, его поверхность имеет поры различной глубины со среднестатистическим диметром порядка 0.5 мкм. Слой проявляет хорошую адгезию к металлу. Применение наноалмазной суспензии в составе смазки позволяет увеличить ресурс подшипников, уменьшить износ двигателя и элементов трансмиссии автомобилей. Технология прошла лабораторные и промышленные испытания на предприятиях России, Китая, Кореи.
Модифицирование введением в его структуру СВМПЭ частиц различной природы и размерности с использованием высоконагруженных активаторов позволяет создать материалы с широким набором свойств. При этом все они характеризуются рекордно высокой стойкостью к ударным нагрузкам и к истиранию. Резинополимерные материалы на основе СВМПЭ обладают повышенной стойкостью к истиранию, более низкой температурой хрупкости, управляемой твердостью и каркасностью. Изделия из композиционных материалов на основе СВМПЭ превосходят по своим эксплуатационным характеристикам большинство композитов из фторопласта, капролона, традиционных эластомеров.
Основные публикации лаборатории
Парфенов О.Г. Перспективы хлорной металлургии алюминия// Химия в интересах устойчивого развития. - 2004, Т12, №4, С. 517-524.
Дроздов Д.Е., Клевцов С.А., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Перспективы развития селективной хлоридовозгонки ильменитовых руд // Химическая технология. - 2004, №4, С.23-28.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Субхлоридная экстракция алюминия// Химическая технология. - 2007, №7, С.311-316.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л., Закиров Р.А. Субхлоридная алюминотермическая экстракция титана из его хлоридов /Sabchloride Aluminothermic Extraction of Titanium from Chlorides)// Химическая технология. - 2007, №8, С.361-365. /Theoretical foundations of Chemical Engineering - 2008, Vol. 42, No.5, pp.684-687
Кухтецкий С.В., Парфенов О.Г. Численное моделирование течений реагирующих сред в приближении полного ЛТР // Тез. докл. международн. конф. по хи¬мической технологии. Москва, 17-23 июня 2007г., М.: ЛЕНАНД, 2007. - Т2, С.237-239.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л., Закиров Р.А. Перспективы производства хлоридов алюминия и кремния из минералов группы силлиманита// Современ¬ные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения): Матер. международн. совещ. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2007. - Ч2, С. 456-460
Закиров Р.А., Кухтецкий С.В. Михалев А.Л., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Субхлоридная металлургия в переработке ильменитовых концентратов //Современ¬ные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения): Матер. международн. совещ. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2007. – Ч2, С. 461-465
Михалев А.Л., Парфенов О.Г. Безотходная переработка ильменитовых и титаномагнетитовых концентратов //Химия в интересах устойчивого развития.- 2007, Т15, №6, С.237-240
Закиров Р.А., Парфенов О.Г. Субхлоридная безотходная возгонка силлиманитовых концентратов //Химия в интересах устойчивого развития. - 2008, Т16, №2, С.721-724
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Новый подход в металлургии кремния/ New Approach to Siliсon Metallurgy //Доклады Академии Наук. - 2008. - Т. 422. – N2. С. 202-203 / Doklady Chemistry. - 2008.- Vol.-422. - Part 1. - pp. 225-226.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Проблемы современной металлургии титана. Новосибирск, Из-во СО РАН, 2008, 279с.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Особенности субхлоридной металлургии титана / O. G. Parfenov and G. L. Pashkov Peculiarities of the subchloride metallurgy of titanium //Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 2009, No. 2, С. 26-31 / Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2009, Vol. 50, No. 2, pp. 102–107.
Парфенов О.Г., Закиров Р.А., Пашков Г.Л. Субхлоридный синтез в металлургии титана // Доклады Академии Наук. – 2009. - Т. 425.- №5, С. 631–633 /Doklady Chemistry. - 2009, Vol. 425, Part 2, pp. 77–79.
Закиров Р.А., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Субхлоридная металлургия кремния// Тезисы докладов VI Международной конференции «Кремний – 2009», Новосибирск, 7-10 июля 2009г., Новосибирск: ИНХ СО РАН, С.25.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. и др. Патент RU 79882 U1. Опубл. 20.01.09. Устройство для напыления поликристаллического кремния. Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. и др.
Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. и др. Патент RU 85155 U1 Опубл. 27.07.2009. Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния
Закиров Р.А., Кустов А.Д., Парфенов О.Г. Хлорид-субхлоридная экстракция металлов из труднообогатимых россыпных ильменитовых руд// Современ¬ные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения-2009): Матер. международн. совещ. – Новосибирск: Изд-во Института горного дела СО РАН, 2009. - Ч. 2. С.197-198
Кустов А.Д., Парфенов О.Г., Тарабанько В.Е., Тарабанько Н.В. О получении хлора из хлористого водорода// Химия в интересах устойчивого развития. - (2010), Т18б С.339-346
Закиров Р.А., Кустов А.Д., Парфенов О.Г., Пашков Г.Л. Универсальные высокоскоростные металлургические процессы// Второй международный конгресс «Цветные металлы -2010», 2-4 сентября 2010г., г.Красноярск
Лукашов В.П., Михальченко А.А., Картаев Е.В., Кустов А.Д., Парфенов О.Г. Исследование термического разложения хлорида алюминия в плазмохимическом реакторе// Мethods of aerophysical research. 15th international conference, Новосибирск, 1-6 ноября 2010г
Кустов А.Д., Парфенов О.Г. Металлургический способ конверсии сероводорода // Второй международный конгресс «Цветные металлы -2010», 2-4 сентября 2010г., г.Красноярск
Пузырь А.П., Селютин Г.Е., Воробьев В.Б., Федорова Е.Н., Пуртов К.В., Ворошилов В.А., Бондарь В.С.. Перспективы использования детонационных наноалмазов с повышенной колодной устойчивостью в технических областях//Нанотехника. - 2006, №4 (8), С95-96.
Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Воскресенская Е.Н., Захаров В.А., Никитин В.Е., Полубояров В.А.. Композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена: свойства, перспективы использования// Химия в интересах устойчивого развития. - 2010,Т.18, №3, С.375-388.
Селютин Г.Е., Ворошилов В.А., Гаврилов Ю.Ю., Полубояров В.А., Коротаева З.А., Захаров В.А., Никитин В.Е. Изменение износостойкости пластин сверхвысокомолекулярного полиэтилена при его модификации механически активированными керамическими нанопорошками// Химическая технология. - 2009, №7, С.422-425.
Полубояров В.А., Коротаева З.А., Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю. Возможности метода механохимических воздействий для приготовления нанодисперсий и модифицирования ими полимеров, металлов, а также для создания керамических материалов// Перспективные материалы. - 2008, № 6. С.86-90.
Чурилов Г.Н., Внукова Н.Г., Осипова И.В., Селютин Г.Е. Серхвысокомолекулярный полиэтилен модифицированный порошком WO3 // Физика твердого тела. - 2009, Т 51, вып. 4. С. 814-815.
Puzyr A.P., Bondar V.S., Selyutin G.E., Bukayemsky A.A., Kargin V.F. Physical and chemical properties of modified nanodiamonds // Synthesis,properties and applications of ultrananocrystalline diamond. 2005 Springer. Mathematics, Physics and Chemistry – Vol. 192, P.261-270.
Патент RU 2381242 С2 «Композиционный износостойкий материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)» Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Попова О.Е., Воскресенская Е.Н., Полубояров В.А., Ворошилов В.А., Турушев А.В., Опубликовано бюлл.№4 от 10 февраля 2010г.
Kukhtetskii S.V., Mikhaylenko L.P. Colloidal diamond thin films / Diamond & Diamond-Like Film Applications. Ed. P.J.Gielisse at al. Lancaster, USA . 1998. P.150-154.
Кухтецкий С.В. Михайленко Л.П. Двумерный алмазный коллоидный кристалл. //Доклады Академии наук. 1997. Т.357. N5. С.616-618.
Кухтецкий С.В., Михайленко Л.П. Коллоидный алмаз. /Сборник научных трудов. ИХХТ СО РАН. Красноярск, 2001. С. 298-304.
Кухтецкий С.В., Михайленко Л.П. Коллоидный алмаз //Наука - производству. 2003. № 1 (57). С. 61-63
Кухтецкий С.В., Михайленко Л.П. Морфология тонких пленок алмазного геля / 25 лет Институту химии и химической технологии СО РАН: итоги и перспективы. Сб. научн. трудов. Красноярск, 2006. С. 255-262.
Кухтецкий С.В., Михайленко Л.П. Структурообразование в пленках коллоидного алмаза/ Труды Всероссийской научно-технической конф. с межд. участием «Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы» (IV Ставеровские чтения). 28-29 сентября 2006 г. Красноярск. ИПЦ КГТУ. 2006. С. 24-25.
Михайленко Л.П., Морозов Е.В. Исследование процессов сушки алмазного геля с помощью ЯМР-томографии in situ. «Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: получение, свойства, применение. V Ставеровские чтения»: Труды науч.-техн. конф. с международным участием. 15-16 октября 2009 г. Красноярск. г.Красноярск. / Красноярск: ИПК СФУ, 2009. С. 87-88.
Михайленко Л.П. Самоорганизация при дегидратации капли коллоидной суспензии алмаза/ «Процессы самоорганизации в высыхающих каплях многокомпонентных жидкостей: эксперименты, теория, приложения»: Материалы 1-й Межд. конф.- Астрахань: Изд. Дом Астраханский университет. 2010. – 211с. С. 67-71.
Кухтецкий С.В., Михайленко Л.П. Плазмохимическая обработка суспензий/ Сб. научн. трудов «25 лет ИХХТ СО РАН: итоги и перспективы». Красноярск: ИХХТ СО РАН, 2006, Т.1, С. 263- 273.
Кухтецкий С.В., Манахов А.П. Плазмохимическая очистка воды от гептила/ Матер. X Междун. симп. «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 3-5 июля 2008), Томск: ИМКЭС СО РАН, 2008, С. 325 - 326.
Кухтецкий С.В., Плазменная обработка жидких дисперсных сред./ Тезисы докладов III Всероссийской конференции "Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине", (Новосибирск, 16-20 марта 2009), Новосибирск, Сибирское Научное Издательство, 2009, С.93-94
Кухтецкий С.В., Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 1. http://www.icct.ru/Practicality/Papers/30-03-2010/Invertor-01.php
Кухтецкий С.В., Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 2. http://www.icct.ru/Practicality/Papers/05-07-2010/Invertor-02.php
Кухтецкий С.В., Цифровой модулятор плотности импульсов для регулирования мощности инвертора. http://www.icct.ru/Practicality/Papers/01-11-2010/Invertor-03.php
Кухтецкий С.В., Виртуальный USB-порт в лабораторной практике. http://www.icct.ru/Practicality/Papers/16-02-2010/USB-01.php
Кухтецкий С.В., AVR-USB-MEGA16: быстрая разработка USB приложений на C# при помощи класса-обертки ATMega16. 2009. http://microsin.ru/content/view/812/44/
Кухтецкий С.В., AVR-USB-MEGA16: Простой регистрирующий pH-метр с USB интерфейсом. 2009. http://microsin.ru/content/view/903/44/
Кухтецкий С.В., AVR-USB-MEGA16: Измеряем и контролируем температуру. 2009. http://microsin.ru/content/view/803/44/
Кухтецкий С.В., AVR-USB-MEGA16: Управление шаговым двигателем по USB. 2009. http://microsin.ru/content/view/826/44/
Кухтецкий С.В., AVR-USB-MEGA16: Новая жизнь старого Милихрома. 2009. http://microsin.ru/content/view/773/44/
|
