Наноматериалы

В практикуме изложены теоретические основы современных методов аналитического контроля металлургического производства. Приведены метрологические характеристики важнейших спектроскопических методов анализа, указаны области их оптимального применения. Каждый из рассмотренных разделов сопровождается вопросами, упражнениями и задачами по соответствующей теме. Выполнение заданий помогает сформировать у студента представление о возможностях рассмотренных методов анализа, закрепляет навыки проведения необходимых для получения точных результатов математических расчетов. Работая с практикумом, студент может самостоятельно проконтролировать степень усвоения изучаемого материала. Предназначен для проведения практических и семинарских занятий по дисциплине «Методы контроля и анализа веществ» для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 22.03.02 «Металлургия», 03.03.02 «Физика», 28.03.03 «Наноматериалы», 27.03.01 «Стандартизация и метрология».

Методические указания предназначены для проведения практических и семинарских занятий по дисциплине «Методы контроля и анализа веществ». Приведены основные понятия, термины и определения в области аналитического контроля объектов металлургического производства. Кратко представлен необходимый для решения задач материал, излагаемый в рамках данной дисциплины. Приведены основные формулы и примеры решения задач. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 22.03.02 «Металлургия», 03.03.02 «Физика», 28.03.03 «Наноматериалы», 27.03.01 «Стандартизация и метрология».

Рассматриваются общие закономерности формирования ультра-мелкозернистой (нано- и субмикрокристаллической) структуры в металлических материалах. Получение ультрамелкозернистого состояния в конструкционных металлических материалах формирует уникальный комплекс механических и функциональных свойств. Методы больших пластических деформаций являются наиболее освоенными для получения массивных нано- и субмикрокристаллических металлов и сплавов. Описываются современные технологические методы, позволяющие достигать больших пластических деформаций в металлических материалах в лабораторных условиях и в промышленности. Подробно рассмотрены металлические материалы, перспективные для применения в медицине (титановые, циркониевые и магниевые сплавы, материалы с памятью формы), их структура и комплекс свойств в штатном состоянии и после больших пластических деформаций. Предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов» и профилям «Инновационные конструкционные материалы» и «Металловедение и термическая обработка металлов». Может быть полезно инженерам, аспирантам и научным сотрудникам, профессиональная деятельность которых связана с созданием металлических наноструктурных материалов. Пособие подготовлено в рамках программы повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС» (грант № К2-2019-008). 2-е издание, дополненное и переработанное

В монографии описывается научное направление «Диагностика макроскопических объемов твердотельных неупорядоченных сред с нанометровым пространственным разрешением по спектрам и флуоресцентным изображениям множества одиночных молекул-зондов», разработанное в рамках докторской диссертации автора. Рассматриваются возможности метода спектроскопии и флуоресцентной микроскопии одиночных молекул для исследования низкотемпературной динамики и локальной структуры неупорядоченных твердотельных сред; экспериментальные методы и теоретические подходы для описания экспериментальных данных. Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований динамики широкого круга олиго- и полимеров, органических стекол и поликристаллов при низких температурах (1,5–40 K). Показано, как данный подход может быть использован в прикладной области для нанодиагностики материалов со сложной микроструктурой. Монография может использоваться в качестве учебного пособия и рассчитана на студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области селективной лазерной спектроскопии сложных органических соединений и наноструктур. Монография подготовлена при поддержке Российского научного фонда (проект № 14-12-01415 «Статистические методы исследования люминесценции одиночных нанообъектов: фундаментальные аспекты и применение спектромикроскопии одиночных молекул и квантовых точек в материаловедении и нанотехнологиях»).

Рассмотрены современные представления о физико-химических основах получения наноразмерных порошков и наноструктурированных материалов, дано описание процессов получения наноматериалов. Представлены результаты исследований в области технологий формирования машиностроителных материалов с наноструктурными фазами, их физико-механических и функциональных свойств. Пособие содержит материалы для самостоятельной работы студентов при изучении учебных дисциплин, посвященных изучению процессов получения порошков и наноматериалов, а также изучению их функциональных свойств. Адресовано студентам, обучающимся по направлениям 22.04.01 – Материаловедение и технологии материалов и 28.03.02 – Наноинженерия.

В учебном пособии представлены различные физико-химические, электрофизические и эксплуатационные свойства композиционных материалов, содержащих металлические и полупроводниковые наночастицы. Материал можно условно разбить на несколько блоков, в которых рассматриваются строение наночастиц и их поведение при воздействии электрического, магнитного и электромагнитного полей. Также уделено внимание исследованию биологических систем и применению наноматериалов в медицине. Ряд явлений, обсуждаемых в книге, интересны не только с научной точки зрения, но и сулят заметный практический выход, а в некоторых случаях уже эффективно используются в промышленных масштабах. В заключение рассматриваются актуальные проблемы, связанные с воздействием нанообъектов на организм человека вследствие биологической активности наночастиц, обусловленной их высокой проникающей способностью и эффективным взаимодействием с живой клеткой. Все вопросы, обсуждаемые в книге, представлены высококвалифицированными специалистами, активно работающими в разных областях нанотехнологий. Наряду с учебным и обзорным материалом излагаются и оригинальные исследования авторов, обобщающие их работы нескольких последних лет. Предлагаемое пособие будет полезно читателям широкого круга интересов от студентов и аспирантов до преподавателей и научных сотрудников, интересующихся различными аспектами теории и практики явлений, протекающих в нанокомпозитах.

Приведено описание основных классов композиционных и гибридных металлических материалов, их особенности, механизмы повышения механической прочности. Подробно рассмотрены деформационные методы создания металлических композитов и гибридов. Обоснована возможность применения пластических деформаций со сверхбольшими степенями (мегапластическая деформация) как способа изготовления металлических композитов и гибридов с одновременным улучшением их свойств за счет формирования ультрамелкозернистой структуры. Приведены примеры полученных композиционных и гибридных материалов с описанием их свойств. Предназначено для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» и профилю «Металловедение и термическая обработка металлов». Может быть полезно инженерам, аспирантам и научным сотрудникам, профессиональная деятельность которых связана с созданием композиционных и гибридных материалов различного назначения.

Изложены основы материаловедения, позволяющие проследить взаимосвязь химического состава, структуры и свойств материалов. Описаны процессы формирования атомной структуры, нано-, микро- и макроструктуры при протекании кристаллизации и различных фазовых превращений в твердом состоянии в одно-, двух- и трехкомпонентных материалах. Разобраны приемы работы с диаграммами фазового равновесия двойных и тройных систем. Приведены примеры методов управления структурой, используемые в различных технологиях производства и обработки материалов. Для студентов, обучающихся по направлениям бакалавриата 22.03.01 «Материаловедение и технология материалов», 03.03.02 «Физика», 28.03.03 «Наноматериалы»; может быть использован аспирантами и инженерно-техническими работниками, занимающимися металлофизикой и материаловедением.

Рассмотрены размерные величины, используемые для характеристики крупнокристаллических и наноматериалов, вопросы взаимосвязи средних величин между собой, информативность размерных характеристик, построение распределений частиц по размерам, методы исследования дисперсных характеристик, способы анализа и разделения материалов по фракциям, в том числе наноразмерных. Учебное пособие написано в соответствии с учебной программой по дисциплине «Методология и практика определения размерных характеристик материалов» и предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов». Пособие также может быть полезно студентам других направлений технических вузов, преподавателям, аспирантам и слушателям курсов повышения квалификации.

Специальный лабораторный практикум по наноэлектронике ориентирован на выполнение лабораторных работ на современном исследовательском оборудовании, которые носят учебно-исследовательский характер, способствуют формированию у студентов методических подходов в научно-инновационных исследованиях и инженерно-технологической деятельности и являются базой для изучения дисциплин по выбору, а также для подготовки к выполнению магистерской диссертации. Описание каждой лабораторной работы содержит краткий теоретический материал и контрольные вопросы. Учебное пособие предназначено для студентов Института физики, технологий и информационных систем МПГУ, обучающихся по направлению 03.04.02 Физика, по магистерской программе «Физика и технология наноструктур и наноматериалов».

Даны представления о типах пространственных задач, характерных для кристаллографии. Описаны методы сферического, стереографического, гномостереографического и гномонического проецирования кристаллов, проведено их сравнение. Приведены примеры проецирования граней различного типа. Описано решение кристаллографических задач с использованием сетки Г. В. Вульфа. 2-е издание, исправленное

Тенденции развития современной технологии электронной техники заключаются в увеличении степени интеграции изделий на поверхности подложек, что связано как с увеличением диаметра применяемых в производстве подложек, так и с уменьшением геометрических размеров элементов изделий на их поверхности до 0,01-0,04 мкм. Для технологии изготовления изделий с микро- и наноэлементами использование ВЧ разряда индуктивно связанной плазмы (ICP) как плазмообразующего источника предоставляет большие преимущества. В частности, с его помощью достигают высокую плотность плазмы (10–10 см), минимальный разброс ионов по энергиям (Δei ≤ 5 эВ), относительно низкое рабочее давление (10 ÷ 10 Па) и низкую энергетическую цену иона (30÷80) эВ/ион. Благодаря отсутствию накаливаемых узлов источник ICP обладает большим ресурсом работы с химически активными газами. Особенно важно, что он предоставляет возможность независимого управления энергией и плотностью потока ионов, поступающих на подложку. Успехи в конструировании источников ЮР для целей микроэлектроники побудили разработчиков оборудования применить их и в других отраслях, например в азотировании стальных деталей, обработке полимерных пленок и нанесении специальных покрытий методами PVD и PECVD. За последнее десятилетие источники ICP нашли широкое промышленное применение, о котором появилось большое количество новой информации. Поэтому назрела необходимость составления обзора, цель которого – систематизация основных экспериментальных результатов разработки и применения источников ICP. В книге приведено описание принципов действия, особенностей и преимуществ источников ICP и рассмотрены многочисленные варианты конструкций современных источников ICP Приведены также примеры технологических применений описываемых источников для нанесения тонких пленок: в процессах PVD и PECVD. И кроме того, описано формирование плазмохимическим травлением трехмерных структур в различных материалах и двумерных структур в тонких пленках и связанное с такой обработкой существенное изменение свойств поверхностей различных материалов, в особенности полупроводников. Таким образом, настоящая книга представляет собой подробное справочное руководство по конструкциям и применению источников ICP Книга рассчитана на студентов, аспирантов, конструкторов нового технологического оборудования, использующего источники ICP, и технологов, работающих на таком оборудовании. Конструкторы найдут в ней обзор способов достижения высоких параметров источников ICP, а технологи ознакомятся с широким спектром их применения и полученных с их помощью достижений. Она также будет полезна в качестве учебного пособия для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специализаций.

В сборник вошли статьи сотрудников Федерального государственного автономного научного учреждения «Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова» Российской академии наук (ИСВЧПЭ РАН), опубликованные в период 2010-2017 гг. по новым направлениям исследований наногетероструктур АВ (арсенид галлия и нитрид галлия): расчет и моделирование систем на кристалле с интегрированными антеннами и усилителями для крайне высоких частот, создание фотопроводящих антенн для терагерцевых устройств. Статьи использованы при выполнении работ по заказу Минобрнауки России в рамках: ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» на 2007-2013 годы и на 2014-2020 годы.

В монографии представлены современные результаты исследования структуры и биологических свойств изделий на основе фиброина шелка и других биодеградируемых полимеров природного и синтетического происхождения. В книге рассматриваются способы получения биополимеров и изделий из них, возможность их использования для регенеративной медицины, тканевой инженерии, фармацевтики. В монографии проанализированы преимущества и недостатки биополимеров. Книга предназначена для специалистов в области биоинженерии, бионанотехнологий, структурной биологии, химии полимеров, фармацевтики.

В книге рассмотрены теоретические и практические аспекты МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ) – одного из наиболее гибких и производительных современных методов получения полупроводниковых структур. Кратко изложены физико-химические основы метода, приведено описание высокопроизводительного технологического оборудования для реализации МОСГЭ и методов контроля роста эпитаксиальных слоев , затронуты вопросы моделирования процессов. Практические аспекты реализации метода подробно рассмотрены на примере формирования эпитаксиальных структур полупроводников AIIIBV, AIIBVI и твердых растворов на их основе – основных материалов современной оптоэлектроники и ИК-техники. Значительное внимание уделено формированию наноразмерных эпитаксиальных структур и гетероструктур на основе нитридов элементов III группы, технология которых получила стремительное развитие в последние годы. Рассмотрены вопросы адаптации метода МОСГЭ к получению ряда новых материалов электронной техники. Книга предназначена специалистам в области технологии полупроводниковых материалов, может быть полезна аспирантам и студентам соответствующих специальностей.

Данное издание предназначено для научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов, работающих или специализирующихся в области неорганического синтеза, химии твердого тела и неорганических материалов. Приведены сведения о самых последних достижениях в экспериментальных работах по химии, выполненных с применением техники высоких давлений, методах его создания, измерениях и конкретных аппаратах. Более глубоко общие вопросы по этой теме раскрыты в литературе, рекомендуемой в конце книге, а более специальные – в оригинальных статьях, ссылки на которые специально не приведены в данном издании, поскольку, по мнению авторов, поиск научной информации является неотъемлемой частью процесса обучения молодых научных сотрудников. В особых случаях (связанных с новейшими или оригинальными направлениями работ или весьма яркими полученными результатами) такие ссылки приводятся по тексту изложения. Следует отметить, что из-за резкого увеличения в последние 7–10 лет количества работ с привлечением воздействия на вещество высоких давлений (в самых различных вариантах, а в химии углерода особенно возросших после развертывания работ по графеновой тематике), авторы старались ограничиться рассмотрением только тех результатов, которые представляют интерес для их профессиональной деятельности или наиболее ярко демонстрируют плодотворность использования данной методологии в неорганическом синтезе и материаловедении. Авторы старались придать тексту максимально популярную форму, чтобы приведенные научные результаты были доступны всем интересующимся данной тематикой.

Использование бадделеита особенно важно в рамках программы импортозамещения и повышения конкурентоспособности отечественной продукции. В книге обобщены данные по возможному химическому составу, кристаллической и микроструктуре, а также свойствам керамических материалов на основе диоксида циркония. Рассмотрены наиболее развитые технологии получения этих керамик и композитов на их основе. Особое внимание уделено состоянию и перспективам практического применения циркониевых керамик в Российской Федерации. Монография состоит из четырех частей, каждая из которых освещает определенную область вопросов, связанных с керамическими материалами. Проведено детальное сравнение достоинств и недостатков керамики на основе диоксида циркония с существующими аналогами. Авторами приведен ряд оригинальных результатов по синтезу и исследованию физико-механических свойств наноструктурных инженерных циркониевых керамик на основе отечественного сырья – природного минерала бадделеита, который в 6–7 раз дешевле традиционного циркониевого сырья (синтетического диоксида циркония), закупаемого сейчас за рубежом. Книга написана коллективом авторов, имеющих опыт в области создания, исследования и реализации материалов и изделий на основе как химически чистого диоксида циркония, так и природного бадделеита с примесями. Рабочая группа включает в себя специалистов-материаловедов и технологов, представляющих две компании – НИИ «Нанотехнологии и наноматериалы» Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина и совместное российско-американское предприятие ООО «Циркоа-РУС» – подразделение компании Zircoa Inc., которая вот уже в течение 65 лет разрабатывает и изготавливает изделия на основе диоксида циркония и на данный момент является лидером в производстве широкого спектра продуктов для различных отраслей индустрии. Миссия ООО «Циркоа-РУС» состоит в поставке циркониевой керамики высокого класса, которая позволит российской промышленности расширить границы существующих технологий. Книга будет интересна широкому кругу читателей: от студентов естественно-научных специальностей до инженеров, технологов и медицинских работников, связанных с практическим применением циркониевой керамики. Разработка методов синтеза, получение и подготовка оригинальных керамических образцов на основе бадделеита выполнены при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 16-19-10405). Отработка методик исследования и определение физико-механических характеристик осуществлены при поддержке гранта Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 16.2100.2017/ПЧ).

Мария расскажет, что такое нановолокнистый углерод, как его получают и куда его можно добавлять. На житейских примерах мы познакомимся с его свойствами. А на основе исторических (и не очень) примеров поймём, почему без углерода прогресс не мог бы существовать в принципе.

Рамаз рассказывает о композиционных материалах, возможностях их применения в авиастроении и немного о тортиках.

Ох, что устроил Иван Меренков на Science Slam в Академгородке! Он провёл тест на то, как взаимодействует экран mp3-плеера с молотком. Что из этого вышло, смотрите в нашем видео.