Керамические нанопорошки и нанокерамика.
Разработан новый способ синтеза всевозможных керамических нанопорошков методами горения. Например впервые осуществлен прямой синтез субмикронного порошка SiC в режиме СВС в инертной атмосфере c использованием нанокомпозиционных реакционных смесей Si-C, без подогрева или химических добавок. На его основе получена беспористая карбидокремниевая нанокерамика без использования вспомогательных активаторов спекания.


Микроструктура беспористой керамики (а) и поверхность хрупкого излома (б)     

   
 

Direct Combustion Synthesis of Silicon Carbide Nanopowder from the Elements

A. S. Mukasyan, A. S. Rogachev, Y. C. Lin, D. O. Moskovskikh

J. Am. Ceram. Soc., 96 [1] 111–117 (2013); 
http://dx.doi.org/10.1111/jace.12107 (7 pages)

Online Publication Date: 5 December 2012 

 

Самораспространяющийся Высокотемпературный Синтез Нанопорошков Карбида Кремния 

Д. О. Московских, А. С. Мукасьян, А. С. Рогачев

Доклады Академии Наук, 449 [2] 111–117 (2013); 
http://dx.doi.org/10.7868/S086956521308015X (4 страницы) 

   

Spark plasma sintering of SiC powders produced by different combustion synthesis routes 
Dmitry O. Moskovskikh, Ya-Cheng Lin, Alexander S. Rogachev, Paul J. McGinn, Alexander S. Mukasyan

Journal of the European Ceramic Society (Impact Factor: 2.31). 02/2015; 35(2).
http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.09.014 (10 pages)
Online Publication Date: 23 September 2014


Горение растворов - синтез нанопорошков металлов и их сплавов.

Исследования в области синтеза нанопорошков металлов и их сплавов (например, Fe, Ni, Cu, Ni-Cu), неметаллов (Si, B), нитридов, карбидов с использованием методологии синтеза - горение растворов. Среди фундаментальных задач можно выделить следующие проблемы:

  • механизмы структурообразования нано-фаз при горении растворов и золь-гелей;
  • принципиальную возможность синтеза нанопорошков нитридов и карбидов;
  • теория горения растворов (золь-гелей)
  • создание технологических основ для получения высокоэффективных катализаторов для получения водорода из различных спиртов и биомасс
    
 Механизм формирования Ni во время самоподдерживающейся реакции горения в системе нитрат никеля – глицин


Микроструктуры продуктов горения системы Ni(NO3)2 - H5NC2O2


Изображение ПЭМ и электронная микродифракция продуктов синтеза системы Ni(NO3)2 - H5NC2O2

Все вышеперечисленные нанопорошки имеют несколько потенциальных областей применения, таких как солнечная энергетика, топливные элементы, катализ и др. Также получен высокоактивный катализатор на основе высокопористого порошка никеля (удельная поверхность 155 м2/г) нанесенный на инертный носитель SiO2. Данный катализатор обладает высокой активностью и превосходной стабильностью во время реакции разложения этанола и получения таким образом водорода при 200 °С.



Конверсия (X(Ni/SiO
2)) и селективность CH4, CO, H2, CH3CHO во время разложения этанола над Ni/SiO2 катализатором при 200 °С

Горение Растворов: Динамика Фазообразования При Синтезе Высокопористого Никеля

С. И. РосляковД. Ю. КовалевА. С. РогачевХ. МанукянА. С. Мукасьян

Доклады Академии Наук, 449 [3] 313-316 (2013); 
http://dx.doi.org/10.7868/S086956521309017X (4 страницы) 

   

Khachatur V. Manukyan, Allison Cross, Sergey Roslyakov, Sergei Rouvimov, Alexander S. Rogachev, Eduardo E. Wolf, and Alexander S. Mukasyan

J. Phys. Chem. C, 2013, 117 (46), pp 24417–24427
http://dx.doi.org/10.1021/jp408260m (10 pages)
Online Publication Date: 30 October 2013

      

Ultrasmall α-Fe2O3 Superparamagnetic Nanoparticles with High Magnetization Prepared by Template-Assisted Combustion Process 
Khachatur V. Manukyan, Yong-Siou Chen, Sergei Rouvimov, Peng Li, Xiang Li, Sining Dong, Xinyu Liu, Jacek K. Furdyna, Alexei Orlov, Gary H. Bernstein, Wolfgang Porod, Sergey Roslyakov, Alexander S. Mukasyan

The Journal of Physical Chemistry C (Impact Factor: 4.84). 06/2014; 118(29);
http://dx.doi.org/10.1021/jp504733r (8 pages)
Online Publication Date: 27 June 2014

   

In Situ Preparation of Highly Stable Ni-Based Supported Catalysts by Solution Combustion Synthesis
Allison Cross, Sergey Roslyakov, Khachatur V. Manukyan, Sergei Rouvimov, Alexander S. Rogachev, Dmitry Kovalev, Eduardo E. Wolf, and Alexander S. Mukasyan,

The Journal of Physical Chemistry C (Impact Factor: 4.84). 11/2014; 118(45).
http://dx.doi.org/10.1021/jp508546n (8 pages)
Online Publication Date: 17 October 2014



Многослойные реакционные нанопленки.
Горение реакционных композиционных нанопленок. Такие реакционные системы, будучи очень привлекательны с точки зрения фундаментальных исследований по химическому взаимодействию между нано- компонентами, в особенности в режиме горения, имеют и важное прикладное материаловедческое значение. Эти прикладные задачи в основном связаны с соединением (сваркой, пайкой) тугоплавких и разнородных материалов методами горения.

Исследования в этом направлении нацелены на решение следующих фундаментальных и прикладных задач:
  • Теоретические и экспериментальные исследования процессов формирования кристаллической и микро- структур многослойных реакционных пленок;
  • Разработка технологий по соединению тугоплавких композиционных и керамических материалов, а также разнородных материалов, типа керамика/металлический сплав.

В центре была разработана методика получения реакционных тепловыделяющих лент совмещением методов высокоэнергетической механической обработки в планетарной шаровой мельнице и холодной прокатки. Механическая обработка приводит к формированию слоистых композиционных частиц с нанокристаллической структурой, обладающих повышенной реакционной способностью. В свою очередь, холодная прокатка позволяет придать такому порошку форму ленты толщиной 250 мкм. По данной методике были получены ленты состава Ti+0.6Si и Ni+Al, которые в дальнейшем были использованы в качестве энергоносителя при соединении углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) на установках электротеплового взрыва и искрового плазменного спекания.

 

Микроструктура образцов из УУКМ, соединенных с помощью реакционной ленты Ti+0,6Si

Self-sustained waves of exothermic dissolution in reactive multilayer nano-foils
A. S. Rogachev, S. G. Vadchenko, A. S. Mukasyan
Appl. Phys. Lett. 101, 063119 (2012); 
http://dx.doi.org/10.1063/1.4745201
 (4 pages) 
Online Publication Date: 9 August 2012

           

     Combustion joining of carbon/carbon composites by a reactive mixture of titanium and
mechanically activated nickel/aluminum powders
Y. C. Lin, A. A. Nepapushev, P. J. McGinn, A. S. Rogachev, A. S. Mukasyan
Ceramics International, vol. 39, issue 7, p. 7499-7505, 2013.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.02.099 (6 pages)
Online Publication Date: 13 March 2013
     

Structure evolution and reaction mechanism in the Ni/Al reactive multilayer nanofoils 
A.S. Rogachev, S.G. Vadchenko, F. Baras, O. Politano, S. Rouvimov, N.V. Sachkova, A.S. Mukasyan
Acta Materialia (Impact Factor: 3.94). 03/2014; 66:86–96.
http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2013.11.045 (11 pages)
Online Publication Date: 28 December 2013

    

New Results on Structural Macrokinetics Obtained on Multilayer Nanofoils
Rogachev, A. S.; Vadchenko, S. G.; Mukasyan, A. S.
Advances in Science and Technology, Vol. 88 (2014), pp 85-93.
http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.88.85 (10 pages)
Online Publication Date: 31 October 2014


Нанокомпозитные материалы на основе металлических псевдосплавов.
Разработан новый способ получения получения нанокомпозитных материалов на основе псевдосплавов несмешивающихся металлов (Cr-Cu, W-Cu и др.) для применения в качестве контактов в переключателях мощных электрических сетей, работающих в условиях больших токов и высоких напряжений, с целью повышения их энергоэффективности, экономичности и надежности


Изображения микроструктуры (сканирующая электронная микроскопия) смесей медь-хром в зависимости от продолжительности
МА: t = 0.0 (a), 3.0 (b), 5.0 (c), 15 (d), 30 (e), и 60 минут (f).


   

Bulk Cu–Cr nanocomposites by high-energy ball milling and spark plasma sintering 
N.F. Shkodich, A.S. Rogachev, S.G. Vadchenko, D.O. Moskovskikh, N.V. Sachkova, S. Rouvimov, A.S. Mukasyan
Journal of Alloys and Compounds (Impact Factor: 2.73). 12/2014; 617:39–46.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.07.133 (8 pages)
Online Publication Date: 4 August 2014


Пиролиз аэрозолей для синтеза оксидных и металлических  материалов.

Изучение возможности интеграции методов горения растворов и пиролиза аэрозолей для синтеза оксидных и металлических  материалов в виде ультратонкостенных  микросфер. Для решения этой задачи планируется использование модифицированного метода пиролиза аэрозолей, в котором в качестве пиролизуемого раствора используются экзотермические реакционные смеси, обычно применяемые в методе горения растворов. Такой подход позволит получать спектр материалов, синтезируемых методом горения растворов, в виде микронных тонкостенных  полых сфер диаметром 0,3-3  мкм и толщиной стенок 20-100  нм, состоящих  из аморфных или нанокристаллических  оксидов и металлов. В рамках этого направления предполагается рассмотреть возможность использования полых ультратонкостенных  микросфер в качестве:

  • Чувствительных  элементов тонкопленочных  сенсоров (после нанесения микросфер на пластинки для получения подложек с развитой удельной поверхностью);
  • Компонента легких  материалов и покрытий для экранирования электромагнитного излучения (в виде композиционных материалов микросферы-полимерное связующее);
  • Материалов для транспортировки и контролируемого высвобождения лекарств (заполнение полостей микросфер активными веществами).


Дополнительный материал:
   

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДИСКРЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ГОРЕНИЯ МИКРОГЕТЕРОГЕННЫХ СОСТАВОВ,
ОБРАЗУЮЩИХ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ (ОБЗОР)

А. С. Рогачёв, А. С. Мукасьян
Физика горения и взрыва, 2015, т. 51, №1 (11 страниц)

  Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику
А. С. Рогачев, А. С. Мукасьян
 Москва: Физматлит, 2013. — 399 с.: ил. — Библиогр.: с. 356-398. — ISBN 978-5-9221-1441-7