Умные нанокомпозиты керамика - металлы - полимеры

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

Целью проекта является разработка защитных материалов на основе керамика – металл - полимерных нанокомпозитов. Проект ориентирован на внедрение доступных в больших количествах керамических нанотрубок галлуазита Al2Si2O5(OH)4×2H2O в "зеленые" технологии на основе природных ресурсов с планируемым управлением физическими свойствами. Отдельная трубочка галлуазита имеет внутренний диаметр отверстия 10-15 нм и длину 1-1,5 мкм и служит керамическим контейнером, который может использоваться для заполнения, хранения и длительного испускания органических и неорганических субстратов. Будучи естественной альтернативой широко обсуждаемых углеродных нанотрубок, композиты на основе галлуазитов открывают новые перспективы в области технологий защитных покрытий: электромагнитное экранирование основано на покрытых оболочкой металлических наностержнях и загрузке ингибиторов (повышение огнестойкости и антикоррозийной стойкости). Загруженные магнитными металлами 5-10% нанотрубок галлуазита могут примешиваться к полимерной матрице. Такой композит может быть использован в устройствах магнитной записи и защите от электромагнитных полей.
Проект направлен на решение следующих задач: 1) Разработка трубчатых контейнеров с внешним диаметром 40-50 нм с загрузкой металлами или химическими ингибиторами на 15-30%. Дизайн глиняных нанотрубок с соответствующим внутренним диаметром в диапазоне 10-25 нм для оснастки оболочки с ядром из металлического наностержня или химического ингибитора; 2) Синтез наноразмерных магнитных и проводящих стержней для разработки электромагнитного экранирования и раскрытия потенциала металлокерамических нанотрубок в информационных и коммуникационных технологиях, оптимизация магнитных и проводящих свойств защитных покрытий; 3) разработка протокола приготовления керамо - полимерных материалов на основе галлуазита с модифицированной поверхностью для растворения в полимерной матрице; 4) Оптимизация испускания защитных реагентов (антипригарного, антикоррозийного, против биологического обрастания) при вариации различных параметров, как-то диаметра контейнеров и их содержания в полимерной матрице; 5) Разработка технологий для адаптации этих защитных материалов, для увеличения срока службы конструкций, продления срока их эксплуатации в агрессивной среде, при экстремальных температурах, под воздействием сильного электромагнитного излучения и улучшения их огнеупорных свойств. Проект направлен на развитие новых технологий на основе натуральных керамических нанотрубок, загруженных различными веществами (металлическими стержнями, самозалечивающимися химическими реагентами). Наностержни, синтезированные внутри трубочек будут защищены от окисления. Такие оболочки с ядром могут добавляться в полимеры 5-30% масс., являясь композитом с регулируемыми магнитными свойствами в комбинации с возможностью испускания антипригарного/антикоррозийного ингибиторов. Биобезопасность конечных наносистем будет оцениваться во взаимодействии с микроорганизмами, которые наиболее часто контактируют с промышленными материалами. Таким образом, здесь есть два связанных подпроекта (оболочки с ядром в виде магнитных наностержней и медленно испускаемых химических реагентов), направленные на проектирование умных функциональных полимерных композитов для защитных покрытий. Настоящий проект основан на глиняных нанотрубках из природных месторождений в России.
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания01/01/201531/12/2017

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РНФ

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Мира

ГРНТИ

  • 29.19.00 Физика твердых тел

Результат исследований

13 Цитирования (Scopus)

Halloysite nanotubes with immobilized silver nanoparticles for anti-bacterial application

Jana, S., Kondakova, A. V., Shevchenko, S. N., Sheval, E. V., Gonchar, K. A., Timoshenko, V. Y. & Vasiliev, A. N., 1 мар 2017, В : Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 151, стр. 249-254 6 стр.

Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • 29 Цитирования (Scopus)

    Magnetism of natural composite of halloysite clay nanotubes Al2Si2O5(OH)4 and amorphous hematite Fe2O3

    Vasiliev, A. N., Shvanskaya, L. V., Volkova, O. S., Koshelev, A. V., Raganyan, G. V., Presniakov, I. A., Abakumov, A. M., Lvov, Y. M. & Zvereva, E. A., 1 июл 2017, В : Materials Characterization. 129, стр. 179-185 7 стр.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья

  • 6 Цитирования (Scopus)

    Monte Carlo study of magnetic nanoparticles adsorbed on halloysite Al2Si2O5(OH)(4) nanotubes

    Sotnikov, O. M., Mazurenko, V. V. & Katanin, A. A., 4 дек 2017, В : Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. 96, 22, 9 стр., 224404.

    Результат исследований: Вклад в журналСтатья

    1 Цитирования (Scopus)