В своих исследованиях мы стараемся сохранить единый подход к поставленным задачам, заключающийся в установлении основных динамических закономерностей элементарных стадий, являющихся составной частью процесса в целом, измерение соответствующих констант скоростей с созданием на заключительных этапах исследований адекватных кинетических моделей. Такой подход позволяет вести направленный поиск путей повышения эффективности исследуемых процессов, создания материалов с заданными свойствами.
  Привлекательность использования кремния с его технологически развитым уровнем производства для прямого преобразования солнечной энергии в химическую энергию водорода поставили задачу детального изучения динамики переноса заряда через освещаемую межфазную границу кремний/электролит, т.е. вторгнутся в область исследований, получившую название - электрохимическая физика. В рамках наших продолжающихся исследований проанализирована кинетика фотоэлектрохимического выделения водорода на кремнии p-типа в кислых водных растворах электролитов при импульсном фотовозбуждении. Показано, что, несмотря на невысокую стабильность поверхности кремния в указанных условиях, имеет место четкая взаимосвязь между эффективным временем переноса заряда через межфазную границу и стационарным током. Таким образом, для определения эффективного времени переноса не требуется детализации генерационно-рекомбинационных процессов в полупроводнике. Убедительно продемонстрировано, что плотность протекающего в системе стационарного тока независимо от его природы (темновой ток или фототок) определяется плотностью поверхностного заряда. Предложенная модель хорошо описывает наблюдаемые закономерности.
  Предложена двухстадийная гибридная схема расщепления H₂S в кислых растворах с использованием солнечной энергии.
  Исследования новых композиционных материалов привели к обнаружению перехода спонтанной полимеризации акриламидных комплексов нитратов металлов во “взырвной” режим при комнатной температуре. В теплоизолирующих условиях после слабого подъема температуры в течение нескольких минут происходит ее резкий подъем до ~ 120 – 250^oC. Объем реакционной смеси резко увеличивается в ~ 3 – 60 раз с потерей массы от 2 до 40% за счет выделения газообразных продуктов. Система становится твердой, пористой, практически нерастворимой в воде, с удельной плотностью ~ 0,015 г^.см^-3. Такое поведение системы соответствует типичному “тепловому взрыву”. Предложено объяснение наблюдаемого процесса, в котором инициатороми выступают свободнорадикальные частицы NO₂.
  С целью получения новых композиционных радиопоглощающих материалов проводились исследования электромагнитных характеристик фуллеренсодержащей сажи. В диапазоне частот 1,7 – 4,8 ГГц были исследованы комплексные диэлектрические проницаемости фуллереносодержащей сажи, получаемой при испарении графита. Обнаружен интересный факт, что при максимальном выходе фуллеренов комплексная диэлектрическая проницаемость имеет минимум, который сохраняется при удалении фуллеренов. С помощью комплексного исследования порошков сажи (термогравиметрия, электронная микроскопия, анализ удельной поверхности, количества и размеров пор и частиц) был сделан вывод о существовании, по крайней мере, трех областей, которые отличаются по структуре сажи и ее проводимости, что и сказывается на поведении диэлектрической проницаемости.
  Прямое фторирование полимеров, являясь одной из фундаментальных задач традиционной химической физики, имеет и прикладное значение как метод улучшения эксплуатационных характеристик полимеров (более подробно о практическом применении прямого фторирования см.: A.P. Kharitonov. "Practical applications of the direct fluorination of polymers". Journal of Fluorine Chemistry, 103 (2000) 123-127).
  Исследованы фундаментальные характеристики процесса прямого фторирования более чем 10 полимерных материалов. Показано, что процесс прямого фторирования является диффузионно-контролируемым, т.е. скорость формирования фторированного слоя на поверхности полимера лимитируется скоростью проникновения фтора через слой практически полностью фторированного полимера вглубь его к слою исходного полимера. Слои фторированного и исходного полимеров разделены очень узкой переходной зоной, в которой и происходят основные химические процессы фторирования. При фторировании происходит практически полное замещение атомов водорода на фтор (единственное исключение- полиэтилен), насыщение двойных связей фтором, разрыв связей C-Si. Количественно исследована зависимость кинетики роста толщины фторированного слоя от параметров проведения процесса, оценена граница переходной зоны между слоями фторированного и исходного полимеров, исследован химический состав фторированных полимеров, измерены поверхностная энергия, показатели преломления и плотности фторированных полимеров. Изучена кинетика накопления и гибели долгоживущих (время жизни ~1-10 часов) радикалов во фторированном слое. Показано, что фторирование полимерных половолоконных модулей на основе полиимида МатримидÒ 5218 приводит к увеличению селективности газоразделения смеси He/CH₄ в 10-100 раз (до величин ~ 2000-6800), а пары CO₂/CH₄ - в 5 раз, причем производительность мембраны по гелию практически не падает. Для мембран из поливинилтриметилсилана селективность газоразделения смеси He/CH₄ возрастает в 20 - 100 раз, а смеси CO₂/CH₄ - в 8-10 раз.
  Направления проводимых в лаборатории исследований частично поддержаны Грантами Международного научного фонда (International Science Foundation), Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), Международной ассоциации (INTAS), Голандского исследовательского общества (NWO) и контрактами с компанией "Air Products PLC" (Великобритания).

Закрыть