Кафедра физической химии
Научно-исследовательская деятельность кафедры направлена на решение как фундаментальных проблем физической химии и материаловедения, так и практических задач, связанных с разработкой, описанием и оптимизацией процессов получения новых материалов и технологических процессов, основанных на химических и фазовых превращениях в веществах.
Защищена диссертация
Эффективные накопители энергии и суперконденсаторы (проф. М.В. Астахов, e-mail: astahov@misis.ru).
Кафедра проводит активные исследования в области создания эффективных суперконденсаторов совместно с компанией ТЭЭМП, специализируйщейся в этой области. Группа под руководством М.В. Астахова занимается поисковыми и прикладными работами по модификации материалов на основе углерода с развитой поверхностью для создания электродов, а также по оптимизации составов электролитов, обеспечивающих эффективную работу устройств в широком диапазоне температур (до минус 60 °С). Активно ведется отработка технологических приемов, обеспечивающих внедрение результатов научной работы в производство. На основе полученных материалов ведутся разработки конструкций батарей суперконденсаторов, обеспечивающих гарантированный пуск тяжелой техники в условиях Крайнего Севера.
Отдельным направлением является повышение эффективности работы танталовых конденсаторов и снижение брака при их изготовлении, за счет создание диэлектрического слоя на поверхности пористого тантала.
Диффузия и диффузионные процессы в металлических сплавах (проф. Б.С. Бокштейн, e-mail: bokst@mail.ru; доц. А.О. Родин, e-mail: rodin@misis.ru).
Проводятся экспериментальные исследования и термодинамическое моделирование формирования фаз в процессе диффузии. Показано, что в условиях диффузионного роста фаз первично происходит формирование неравновесных при данных условиях фаз, в том числе пересыщенных твердых растворов и метастабильных фаз, даже при гетерогенном зарождении фаз. В системах на основе алюминия предложены эмпирические формулировки условий формирования фаз.
Для слаболегированных сталей (15Х2НМФА и 26ХН3) построены модели роста карбидных включений на основе хрома, молибдена и ванадия. Показано, что эволюция микроструктуры сталей может быть предсказана путем совмещения результатов термодинамического моделирования (ThermoCalc), моделей зарождения и диффузионного роста фаз. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными по размерам и морфологии фаз, а также с данными по механическим свойствам сталей после термообработки дают хорошее согласие (расхождение пределов прочности не превышает 10 %). Показано, что критическим параметром является число частиц карбидов, которое на данный момент является параметрм модели для каждого типа стали.
Термодинамические и кинетические свойства поверхностей раздела (проф. Б.С. Бокштейн, e-mail: bokst@mail.ru; проф. A.Л. Петелин, e-mail: bokst@mail.ru; доц. А.О. Родин, e-mail: rodin@misis.ru; доцент Жевненко С.Н. e-mail: zhevnenko@misis.ru).
Впервые показана возможность моделирования образования кластеров состоящих из нескольких атомов на границе зерен с выделением доминирующего эффекта, приводящего к образованию таких образований. Показано, что путем модификации полуэмпирических и первопринципных потенциалов взаимодействия в металлах можно разделить эффекты связанные с энергией адсорбции на границах зерен и энергии межчастичного взаимодействия атомов второго компонента.
Проведена систематизация данных по поверхностным энергиям металлов группы меди. На основе экспериментальных данных, полученных на кафедре построено полное описание поверхностных энергий в твердых сплавах сиcтемы Cu-Ag как со стороны меди, так и серебра. Получены данные по диффузионной ползучести в этой системы. На основе термодинамических и кинетических данных показано наличие поверхностного фазового перехода.
Системы квантовых точек и квантовые нейронные сети. (проф. Н.Е Капуткина., e-mail: kaputkina@mail.ru).
Проведено моделирование квантовых корреляций между узлами квантовой нейронной сети, построенной основе массива квантовых точек с диполь-дипольным взаимодействием. В рамках простой модели массива квантовых точек на основе GaAs, взаимодействующих с тепловым резервуаром акустических фононов подложки, численно продемонстрирована пригодность массивов квантовых точек с диполь-дипольным взаимодействием к работе в качестве элементов нейронной сети при температурах порядка 100 К. Путем численного решения эволюционного уравнения для матрицы плотности показано, что квантовая когерентность в нашей сети может сохраняться до сотен наносекунд и более при сравнительно высоких, азотных, температурах T>77K.
Путем численного моделирования методом квазиадиабатического фейнмановского интеграла по путям показано, что квантовые корреляции между квантовыми точками, связанными диполь-дипольным взаимодействием могут сохраняться до температур порядка 100 К.
Таким образом, рабочая температура квантовой нейронной сети на основе квантовых точек может быть примерно на три порядка превосходить рабочую температуру существующих квантовых нейронных сетей на основе SQUID, лежащую в милликельвиновом диапазоне.
Получение и свойства коллоидных растворов металлов и их оксидов. (доц. Г.Ф. Фролов, e-mail: georgifrolov@rambler.ru).
Разработаны методики получения коллоидных растворов с металлическими и оксидными наночастицами различных размеров и концентраций наночастиц.
Продолжены работы по разработке и модификации технологий получения пломбировочных, адгезивных и вспомогательных материалов стоматологического назначения с длительным бактерицидным эффектом в отношении штаммов микроорганизмов зубного налета с использованием наночастиц оксидов цинка, тантала и титана.
Созданы эффективные композиции фильтров ультрафиолетового излучения на основе диоксида титана и оксида цинка для использования их в специальных косметических средствах.
НИТУ МИСИС стал координатором проектной смены по материаловедению, которая прошла с 1 по 24 июля 2017 года в образовательном центре «Сириус» в Сочи.
Ученые НИТУ МИСИС работали с пятью проектными группами по 4 человека в каждой. Участниками первой проектной смены по материаловедению стали 20 лучших школьников из Липецка, Белгорода, Самары, Татарстана, Якутии и др. Школьники из Липецкой области будут работать над проектом «Технология бактериального выщелачивания».
Научным руководителем направления стал профессор Михаил Астахов — доктор химических наук и заведующий кафедрой физической химии НИТУ МИСИС.
В реализации этого проекта участвуют сразу шесть крупнейших мировых и российских металлургических корпораций: «Объединенная металлургическая компания» (ОМК), «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК), «Мечел», «Челябинский трубопрокатный завод» (ЧПТЗ) и «Северсталь». Все компании — бизнес-партнеры НИТУ МИСИС, с которыми университет ведет активную научную, исследовательскую и образовательную деятельность.
Ребята также стали участниками «Недетского разговора с Владимиром Путиным».
Работа со школьниками силами преподавателей, аспирантов и магистров реализуются не только в Сириусе, но и других центрах творчества школьников в Ярославле, Артеке, Смене, Орленке.
За последние 5 лет опубликовано более 100 работ. Сотрудниками кафедры опубликовано 60 работ в журналах входящих в списки WoS и/или Scopus.
Статьи см. персональные страницы сотрудников кафедры
65 конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИСиС, Москва, МИСиС,:2010.
Силами сотрудников кафедры в 2010 году был проведен международный семинар “Grain Boundary Diffusion, Segregation and Stresses” DSS-2010 , в котором приняли участие более 70 участников из 15 стран мира.