НОВЫЕ ФУНКЦИОАНАЛЬНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПЕНТАГОНАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ (СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ)*

Металлические материалы широко используются в различных отраслях промышленности. В настоящее время различают несколько классов металлических материалов: кристаллические, аморфные, нанокристаллические, квазикристаллы и т.п. [1 - 4].

Все эти металлические системы являются реальными и типичными представителями перспективных конструкционных и функциональных материалов и представляют большой научный интерес для исследователей [1 - 4], они уже нашли широкое применение в технике и производстве.

В настоящее время, все большее внимание стал привлекать еще один весьма перспективный класс материалов [5], которые по своему строению, свойствам, особенностям поведения под нагрузкой, под воздействием температуры занимают промежуточное положение между нанокристаллическими и кристаллическими материалами – это малые частицы и дефектные кристаллы с осями симметрии 5-го порядка и массивные материалы из них.

Металлические пентагональные малые частицы и дефектные кристаллы, полученные методом электроосаждения металла, имеют размеры от 0,1 до 50 мкм, вырастают из одного центра кристаллизации, разделены двойниковыми границами на кристаллические сектора, имеют специфическую огранку и оси симметрии 5-го порядка (одну или шесть), содержат частичные дисклинации, двойниковые прослойки или вставки. Электронограммы от центра таких объектов демонстрируют пентагональную симметрию, от отдельных секторов - ГЦК-решетку, а от областей вблизи двойниковых границ - ГПУ-решетку.

Наиболее яркими представителями этого класса материалов являются:

   а) декаэдрические малые частицы;

   б) икосаэдрические малые частицы;

   в) звездчатые многогранники;

   г) нитевидные пентагональные кристаллы;

   д) пентагональные пирамиды.​

Как показали наши исследования, материалы на основе пентагональных объектов обладают уникальными механическими, физическими и химическими свойствами, в частности высокой каталитической активностью [6].

На их основе нами разработаны, изготовлены образцы катализаторов и фотокатализаторов: специального, промышленного и экологического назначения, например: нанокатализаторы на основе никеля для выращивания из растворов готовых микроизделий (проводов, стержней, цепочек, микротрубок); низкотемпературные катализаторы на основе медных икосаэдрических частиц и пентагональных пирамид, предназначенных для синтеза анилина и очистки сточных вод от различных загрязнений; фотокатализаторы на основе оксида цинка, предназначенные для деструкции органических загрязнений, находящихся в воде, активные уже при видимом свете.  Созданные катализаторы и фотокатализаторы апробированы на практике.

Перечень использованной литературы: ​

  1. Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К., Аморфные металлы // Под. Ред. Ц. Масумото. Пер. с япон. - М.: Металлургия. 1987. 328 с.

  2. Gleiter H. Nanostrukturierte Materialien // Phys. 1991. Bl. 47. N 8. P. 753-759.

  3. Глезер А.М. Шурыгина Н.А. Аморфно-нанокристаллические сплавы. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2013. 452 с.

  4. Shechtman D., Blech I., Gratias D., Cahn J.W., Metallic phase with long-range orientational order and no translational symmetry // Phys. Rev. Lett. 1984. Vol. 53. N 20. p. 1951-1953.

  5. Викарчук А.А. Структурообразование в наночастицах и микрокристаллах с пентагональной симметрией, формирующихся при электрокристаллизации металлов [Текст] / А.А. Викарчук, И.С. Ясников // Тольятти: изд-во Тольяттинского государственного университета, 2006. 206 с.

  6. Викарчук А.А. Физические основы получения принципиально новых нанокатализаторов на основе меди [Текст] / Викарчук А.А., Романов А.Е. //Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. Т. 11. №1. С. 87-98.

Нанокатализаторы и функциональные материалы, Тольяттинский государственный университет

© 2013-2018