Монография посвящена систематическому изложению свойств, методов синтеза и возможностей применения пористого кремния, нанокремния и композитных материалов на их основе. Подробно изложены методы получения нанокристаллического кремния и проведен их сравнительный анализ. Описаны электронные и оптические свойства, современные методы исследования, позволяющие дать характеристику спектральных и структурных свойств этого материала, обладающего уникальными оптическими (поглощение излучения в УФ-области и фотолюминесценция в видимой области спектра) и электрофизическими свойствами. Значительное внимание уделяется различным областям практического применения : в УФ-защитных покрытиях, биоаналитике и солнечной энергетике. Представлены результаты исследований трансформации свойств наночастиц кремния в зависимости от химического состава примесей, появляющихся при синтезе и нахождении наночастиц в атмосфере воздуха. Описаны методы диагностики структуры, состава образующихся примесей и способы направленного модифицирования поверхности наночастиц кремния и функции их распределения по размерам. Монография рекомендуется широкому кругу читателей, интересующихся проблемами создания, исследования и применения наноматериалов, - научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в этой увлекательной и интенсивно развивающейся области современной науки.

Систематически излагается современное состояние исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, cплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получений изолированных наночастиц, ультрадисперсных порошков и компактных нанокристаллических материалов. Подробно обсуждены размерные эффекты в изолированных наночастицах и компактных нанокристаллических материалах, показана важная роль границ раздела в формировании структуры и свойств компактных наноматериалов. Проведен анализ модельных представлений, объясняющих особенности строения и аномальные свойства веществ в нанокристаллическом состоянии. Для специалистов в области физики твердого тела, физической химии, химии твердого тела, материаловедения, для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В предлагаемой читателю книге известных авторов: профессора Карал К. Коча (США), доктора физико-математических наук Ильи Овидько (Россия), профессора Судипты Сила (СШЩА) и профессора Стэна Вепрека (ФРГ) на теоретическом и прикладном уровнях излагаются фундаментальные основы нанотехнологических процессов и структурных состояний объемных наноматериалов, нанокомпозитов и покрытий. В книге рассматриваются области применения массивных наноматериалов в несущих конструкциях, анализируется стабильность нанокристаллических микроструктур и описываются методы, используемые для изучения их строения. Исследованы закономерности и особенности изменения механических и функциональных свойств наноматериалов и возможных областях применения. Представляются теоретические модели структур нанокристаллических материалов и обсуждаются механизмы их поведения при различных видах нагружения. Книга, содержащая новейшие сведения о свойствах наноматериалов, проблемах и х освоения и перспективах решения, несомненно, полезна студентам, аспирантам, ученым и инженерам, занимающихся разработкой и использованием наноматериалов в различных областях техники.

В учебном пособии рассмотрены свойства и основные методы получения наноструктур и наноструктурных материалов: фуллеренов, углеродных нанотрубок, аморфных металлических сплавов, нанокристаллических и квазикристаллических материалов. Изложены современные представления о структуре рассматриваемых веществ. Представлены сведения о влиянии структуры на физико-механические свойства и во возможном применении данных материалов. Для студентов, обучающихся по специальностям - "Материаловедение" или "Техническая физика". Может быть использовано аспирантами, преподавателями и научными сотрудниками.

В монографии изложены результаты многолетних исследований, посвященных выбору оптимального способа получения порошковых наноматериалов. Проанализированы преимущества и недостатки различных способов получения нанопорошков. Определены факторы, влияющие на свойства нанопорошков, полученных разными методами. рассмотрены методы консолидации нанопорошков, полученных разными методами. Рассмотрены методы консолидации нанопорошков прессованием, спеканием и спеканием под давлением. определены стадии и механизмы спекания нанопорошков. Разработан метода получения объемных нанокристаллических материалов методами спекания под давлением. Рассмотрены перспективные области применения порошковых наноматериалов. Для ученых, специалистов в области порошковой металлургии и материаловедения, студентов соответствующих специальностей.

В настоящей книге представлен краткий обзор углеродсодержащих нанообъектов на основе графита и продуктов его модификации. Основное внимание уделено новому углеродному наноматериалу - графену. Описано, что именно понимают под термином "графен" в русской и зарубежной научной литературе, приведены основные методы получения графена, его физико-химические свойства, показана возможность получения композитов и соединений на основе графена, а также перечислены основные направления применения этого перспективного материала.

В монографии излагается методология термодинамического исследования неравновесных металлических материалов, результаты анализа термодинамических состояний неравновесных фаз и применимости методов термодинамики при их исследовании; даны определения парциальных термодинамических функций и сформулированы условия использования соотношений термодинамики растворов. Представленный подход и методики могут быть использованы для термодинамического исследования широкого класса неравновесных металлических материалов: закаленных, аморфных, нанокристаллических, полученных в результате механохимического сплавления и др. Монография предназначена для научных работников и аспирантов, специализирующихся в области физического металловедения, материаловедения и термодинамики сплавов.

Монография обобщает научный и практический опыт, накопленный в области химии и технологии нанодисперсного кремнезема в нашей стране и в мировой практике. Внимание авторов направлено на рассмотрение коллоидно-химических основ золь-гель технологий синтеза гибридных органо-неорганических наночастиц и пористых материалов, частиц с полой структурой, легированных оксидами элементов с полой структурой, легированных оксидами элементов и металлами, покрытий, мембран, объемных непористых тел. Анализ различных вариантов проведения золь-гель процесса представлен с учетом реакционной способности кремнезема, современных теорий фазообразования и агрегативной устойчивости дисперсных систем. Приведены рецептуры и основные технологические параметры золь-гель синтеза функциональных наноматерилов с различными параметрами состава, дисперсности, пористости, структуры и морфологии. Для широкого круга научных работников, специалистов-практиков различных отраслей промышленности, студентов и аспирантов, занимающихся синтезом наносистем.

Сборник содержит расширенные тезисы докладов, представленных на Международной научно-практической конференции по перспективным композиционным материалам (NC'04): "Нанокомпозиты-2004", г. Сочи, Россия, 27.03.04-01.10.04. Авторы статей являются международными экспертами в области научных исследований, производства и применения новых и перспективных композиционных материалов. Работы отражают современное состояние проблемы и выявляют наиболее перспективные направления в развитии материалов и технологий. Конференция была поддержана Международным научно-техническим центром (МНТЦ), Институтом химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, Всероссийским институтом авиационных материалов (ВИАМ), Федеральным центром двойных технологий "Союз", Центральным научно-исследовательским институтом специального машиностроения (ЦНИИСМ), ОАО НПО "Искра" и Mach I, Inc.

Изложены результаты многолетних исследований в области получения объемных нанокристаллических материалов методом порошковой металлургии, кристаллизацией из аморфного состояния и интенсивной пластической деформацией. Приведены данные об особенностях структуры нанокристаллических материалов (размер зерен, значительная доля границ раздела и их состояние. пористость и другие дефекты структуры), определяющихся методами их получения и оказывающих существенное влияние на их свойства. Рассмотрены перспективные области применения нанокристаллических материалов. а также эффекты нанокристаллического строения и свойств дисперсных тел (порошков) и компактных твердых тел с нанометровым размером основных структурных элементов - зерен и частиц фаз. Для ученых и специалистов в области порошковой металлургии и материаловедения, студентов металлургических и материаловедческих специальностей.

В издание включены тезисы докладов, представленных авторами на VI Всероссийскую (международную) конференцию "Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем", 19-23 августа 2002 г., г. Томск. В кратком виде отражены последние достижения российских специалистов (и некоторых их коллег за рубежом) по проблемам нового научно-технического направления "нано: -частицы, -материалы, -системы, -технологии, -устройства", которое в последние годы становится одним из самых перспективных в науке и технике. Конференция продолжает традиции предыдущих четырех Всесоюзных конференций на эту тему, прошедших в Звенигороде (1984 г.), Риге (1989 г.), Томске (1993 г.), Обнинске Калужской области (1998 г.) и Екатеринбурге (2000 г.). Книга предназначена специалистам, работающим в области ультрадисперсных (нано) систем, а также студентам, аспирантам и молодым специалистам, интересующимся новыми перспективными направлениями науки и техники.

Представлены результаты научно-исследовательских работ в области получения, исследования и применения нанодисперсных нитридов и оксидов металлов. Приведены физико-химические и технологические характеристики нанодисперсных нитридов и оксидов, синтезированных в плазме дугового разряда низкого давления. Большое внимание уделено применению нанодисперсных порошков в качестве наполнителей полимерных композиционных материалов, позволяющих разрабатывать нанокомпозиционные полимерные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками для перспективных отраслей машиностроения. Предназначено специалистам, инженерам, научным работникам, аспирантам, магистрантам, студентам старших курсов, занимающихся созданием, исследованием и внедрением новых перспективных материалов и нанотехнологий.

В монографии представлены результаты исследований по одному из основных научных направлений "Фундаментальные закономерности, физико-математические и структурные модели синтеза и функциональные свойства нанокристаллических частиц, материалов и покрытий" Научно-образовательного центра Томского госуниверситета "Физика и химия высокоэнергетических систем", организованного по гранту Фонда гражданских исследований и развития (CRDF) российско-американской программы "Фундаментальные исследования и высшее образование" (BRHE). Исследования посвящены проблемам синтеза наночастиц в конденсированных средах, компьютерному моделированию формирования биметаллических нанотрубок и их поведения в условиях внешних воздействий, закономерностей деформации и разрушения наноматериалов при динамическом нагружении, экспериментальным исследованиям механических свойств нанокристаллических металлических и керамических материалов при различных условиях нагружения. Для специалистов в области создания нанотехнологий и наноматериалов конструкционного назначения, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Изучено поведение нанокристаллического порошка диоксида циркония при прессовании и спекании. Установлено, что даже при небольшом давлении прессования 50 МПА, происходит интенсивное разрушение структурных элементов порошка. Активное взаимодействие нанокристаллических частиц на стадии нагрева приводит к формированию пористого каркаса, устойчивого к дальнейшему уплотнению при изотермической выдержке в процессе спекания.

Изучены особенности фазового состава и структуры нанокристаллических порошков на основе диоксида циркония, возникающие при нагреве. Обнаружена осцилляция микроискажений решетки, обусловленная изменением дефектной структуры кристаллитов. Установлено, что фазовый состав данного материала определяется уровнем микроискажений.

В настоящий сборник включены научно-исследовательские работы выполненные Ереванским политехническим институтом за последние три года. Содержание сборника посвящено проблемам получения композиционных материалов и изделий методами порошковой металлургии. Особое направление составляют новые технологические процессы изготовления алмазно-металлических инструментов экструзией, включая металлизацию алмазных порошков. Сборник будет полезен научным и инженерно-техническим работникам, специализирующимся в области порошковой металлургии и инструментального производства.

Приведены основные сведения по наноматериаловедению, введено понятие о критическом диаметре наночастиц, представлена методика, а также расчетные и экспериментальные результаты определения верхнего предела наноразмерного интервала дисперсных частиц вещества, теоретически обоснована и практически реализована принципиальная возможность моностадийной технологии объемных наноматериалов, приведены технические данные для выбора основных направлений практического использования достижений наноматериаловедения применительно к будущей специальности студента. Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по циклу специальностей 190000 "Транспортные средства". Может быть полезна всем студентам высших технических учебных заведений, а также инженерно-техническим работникам, независимо от их будущей или уже приобретенной специальности. в качестве вводного курса в научно-техническое направление "Наноматериалы".

Публикуются результаты исследований по вопросам порошковой металлургии, композиционных материалов, коррозионностойких, защитных и износостойких покрытий, нанесенных различными методами; рассмотрены вопросы импульстого формования и сварки композиционных и порошковых материалов, технологические аспекты получения материалов и изделий из гранулированных металлических и керамических порошков с использованием импульсного нагружения, а также представлены работы по теории горячего и холодного пластического формоизменения пористых материалов, технологии изготовления деталей конструкционного. инструментального, антифрикционного и фрикционного назначения. Рассмотрены теоретические вопросы формирования газотермических покрытий с заданными физико-механическими свойствами. Предназначен для научных и инженерно-технических работников, занятых в области теории и практики порошковой металлургии, композиционных материалов, плазменной и газоплазменной металлизации.

Представлены результаты научно-исследовательских и опытно-технологических работ, посвященных вопросам получения, исследования и применения ультрадисперсных порошков и наноструктур в материалах, микротехнике и технологии. Особое внимание уделено исследованиям, проведнным под руководством и с участием лауреата Государственной премии РФ доктора физ.-мат. наук профессора А. М. Ставера, в области синтеза новых материалов в детонационных и ударных волнах. Сборник рассчитан на научных работников, инженеров и аспирантов, занимающихся созданием, исследованием и внедрением новых материалов и технологий.

В учебнике рассмотрены вопросы физико-химического строения металлических и неметаллических материалов, термической обработки и поверхностного упрочнения, понятия о механических свойствах и методах их определения, основы теории и технологии получения заготовок литьем, давлением, сваркой и пайкой, механической обработкой и рекомендации по их применению. Включен раздел по производству металлов, порошковой металлургии. Для студентов вузов, обучающихся машиностроительным специальностям. Может быть использован студентами соответствующих техникумов и колледжей.

Изучены особенности фазового состава и структуры нанокристаллических порошков на основе диоксида циркония после ударно-волновой обработки. Показано, что диоксид циркония с добавками иттрия и алюминия находится в двух структурных состояниях - нанокристаллическом и квазиаморфном, представляющих собой неравновесный твердый раствор ZrO2 (Y, Al), а увеличение количества моноклинной модификации связано с уменьшением величины критического размера кристаллитов тетрагональной фазы за счет повышения микроискажений решетки. Моноклинная фаза в порошке с добавками оксидов иттрия и алюминия не формируется даже после ударного сжатия при давлениях до 20 ГПа, что связано с малым уровнем формирующихся микроискажений, недостаточным для расстабилизации нанокристаллической тетрагональной фазы. Релаксация микроискажений при отжиге приводит к увеличению критического размера кристаллитов тетрагональной фазы, в результате чего моноклинная фаза в нем исчезает.

Приведены результаты исследования процессов горения сверхтонких порошков (СТП) алюминия и бора, особенностей состава, морфологии и микроструктуры конечных продуктов. Установлено, что для сверхтонких порошков формирование защитной оксидно-гидроксидной оболочки на частицах связано с торможением процессов окисления электрическим потенциалом, препятствующим переносу окислителя - восстановителя. При нагревании СТП на воздухе наблюдается резкое нарастание скорости их окисления. Начало этого порогового явления обусловлено релаксационными процессами в структуре частиц и их саморазогревом. Подробно рассмотрены особенности процессов, протекающих при горении СТП на воздухе. Наиболее существенным результатом является обнаружение более 50% мас. нитрида алюминия в конечных продуктах. После инициирования процесс горения СТП алюминия протекает в две стадии : при низкой температуре (<1200 С) и высокой (>2200 C). Предложена схема химических процессов, объясняющих стадийность и нитридообразование в условиях горения. Показаны области междисциплинарных наук, где явление химического связывания азота в присутствии кислорода может значительно изменить существующие представления и научные теории. Для специалистов в области физики и химии твердого тела, материаловедения, нанотехнологий, студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Обобщен опыт исследований физических эффектов в диссипативных структурах методами обработки изображений. в том числе с применением преобразования Фурье. Исследованы диссипативные структуры в аморфных и нанокристаллических пленках. Рассмотрено моделирование процессов взрывной кристаллизации и формирующихся атомных структур. Предназначена для специалистов в области материаловедения и физики конденсированного состояния. Может быть полезна аспирантам и студентам, интересующимся электронной микроскопией.

Изучены кислотные и каталитические свойства цеолита семейства пентасила, содержащего наноразмерные порошки металлов Pt, Zn и Ni, полученные методом электрического взрыва проволок в среде аргона, в процессах ароматизации низших алканов и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.

Изложены теория и практика производства износостойких сплавов и композиционных материалов. Проанализированы металлургические и технологические способы повышения износостойкости белых чугунов, графитизированных сплавов, фрикционных чугунов, антифрикционных материалов, высокопрочных композиционных материалов, сложнолегированных и аморфных сплавов. Определены оптимальные режимы обработки расплавов и отливок для получения заданных параметров физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств. Рассмотрены вопросы влияния технологии получения, химического состава и структуры износостойких сплавов и композиций на характеристики статической и динамической прочности и эксплуатационные свойства. Отражены практические результаты создания и использования ряда комплексно-легированных сплавов и композиционных материалов, оценены области их применения. Для инженерно-технических работников, аспирантов, студентов, специализирующихся в области материаловедения, литейного производства и технологии конструкционных материалов. Может быть полезна конструкторам и специалистам в области создания новых конструкционных и инструментальных триботехнических материалов.

Изложены основные сведения о строении, свойствах, механизмах образования и методах синтеза твердотельных наноструктур. Значительное место в объеме монографии занимают вопросы, связанные с разработкой технологий и оборудования для производства углеродных наноструктурных материалов (нанотрубок и нановолокон), их диагностики и использования в различных отраслях. Предназначена для специалистов различных областей техники и технологий, аспирантов, студентов с целью познакомить с основами синтеза углеродных нанотрубок, направлениями развития аппаратостроения в области производства этих материалов и перспективами создания принципиально новых изделий на основе твердотельных наноструктур.

Изложены результаты исследования структуры и свойств порошковых сталей, содержащих дисперсные и наноразмерные фазы, синтезированные при механическом легировании и спекании. Показано, что эти стали обладают повышенной активностью к спеканию, образованию дисперсных упрочняющих фаз и малой склонностью к росту зерна, что обеспечивает качественно новый, более высокий уровень их физико-механических свойств. Установлены закономерности фазовых превращений углеродных фаз различных модификаций в порошковых сталях. Монография адресована научным работникам, инженерам-металлургам и машиностроителям, а также студентам. специализирующимся в области порошковой металлургии, композиционных материалов и материаловедения.

Излагаются особенности термодинамических свойств, химической кинетики и термодинамики поверхностных явлений наночастиц и наноструктурированных материалов, обобщены современные представления об электрических, механических, оптических и химических свойствах различных композиционных материалов. Большое внимание уделяется относительной роли химических связей и взаимодействия применительно к нанообъектам. Проводится сравнительный анализ кристаллических структур микро- и наноматериалов. Предлагаются методики оценок влияния структурных особенностей нанообъектов на их свойства. Излагается инновационный подход к описанию особых физических и химических свойств наночастиц и наноструктурированных материалов. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по магистерской программе "Физика нанотехнолоий и наноразмерных структур" направления подготовки магистров "Техническая физика" при изучении дисциплин "Физик0-химические аспекты наноструктурированных материалов", "Специальные вопросы физики твердого тела". Пособие может быть также использовано при обучении в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования и пр.

В книге систематизированы данные о технологии получения и структуре конструкционных порошковых материалов. Описаны промышленные технологические процессы и оборудование для изготовления изделий конструкционного назначения их этих порошков. Приведены марки и свойства конструкционных порошковых материалов, определены области их рационального применения. Рассчитана на инженерно-технических работников промышленных предприятий, конструкторских бюро, может быть полезна студентам вузов.