Научно-исследовательская работа и практики

Обоснование темы магистерской диссертации

Актуальность темы: Физико-химические особенности поверхности материалов оказывают значительное и во многих случаях определяющее влияние на их свойства. Это обусловлено принципиальным отличием состава, структуры и свойств поверхностного слоя материала от объемного вследствие перестройки и напряжения связей, присутствием физически и химически сорбированных молекул, а также образованием функциональных групп. При этом даже при идентичном химическом составе присутствующих на поверхности атомов и функциональных групп их реакционная способность может значительно варьировать в зависимости от их окружения, определяющего распределение электронной плотности в системе. В частности, одним из наиболее распространенных примеров подобных различий являются гидроксильные группы, которые в зависимости от характера связи с поверхностью вещества могут обладать основными или кислотными свойствами, характеризующимися величиной рКа. Аналогичные образом особенности системы связей в поверхностном слое определяют донорно-акцепторные свойства любых присутствующих на поверхности атомов, ионов и функциональных групп, которые в соответствии с теорией Льюиса представляют собой набор закрепленных на поверхности кислот и оснований и также характеризуются величиной рКа. В связи с этим детальное исследование распределения поверхностных центров по их донорно-акцепторным свойствам и разработка методов управления функциональным составом поверхности является актуальной задачей, имеющей важное значение для прогнозирования и регулирования свойств многих классов материалов. В ряде предыдущих исследований, выполненных на кафедре теоретических основ материаловедения в сотрудничестве с различными организациями, данный подход был успешно применен в отношении цинксульфидных электролюминофоров, оксидных и полимерных носителей для нанесения различных функциональных слоев, протонопроводящих мембран, компонентов керамических материалов, наполнителей для вяжущих, что позволило установить взаимосвязь между условиями получения или модифицирования (и использованием различных физико-химических методов, включая термическую, электронно-лучевую и плазменную обработку) исследуемых материалов, содержанием определенных центров на их поверхности и их целевыми характеристиками и в конечном итоге оптимизировать методы изготовления и подготовки материалов, а также их состав и структуру. В рамках магистерской диссертации предполагается продолжить исследования в данном направлении в отношении ряда новых материалов светотехнического назначения.

Цель работы: изучение взаимосвязи между условиями синтеза, функциональным составом поверхности и целевыми характеристиками функциональных материалов (люминофоров, стекол и других).

Решаемые задачи:

- Исследование функционального состава серий люминофоров на основе ванадата иттрия и смешанных фосфатов, пористых стекол и др. материалов, различающихся условиями синтеза, соотношением компонентов и содержанием дополнительных легирующих элементов, в частности европия, используемого в качестве активатора.

- Установление и анализ корреляций между функциональным составом поверхности (содержанием определенных активных центров) исследуемых материалов, их составом, условиями синтеза и целевыми характеристиками.

- Анализ механизмов, обусловливающих взаимосвязь между особенностями функцио- нального состава поверхности исследуемых материалов и их целевыми характеристиками.

- Выработка рекомендаций по оптимизации условий получения и состава исследуемых материалов.

Научно-исследовательская работа и практики