ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ:

Лаборатория №16
кафедры технической физики
 
 
  
    Достижения лаборатории     
В лаборатории №16 ФТИ ТПУ создана ускорительная технологии получения трековых мембран при облучение полимера тяжелыми ионами аргона. (Научный руководитель: Валентина Викторовна Сохорева, старший научный сотрудник ФТИ НИ ТПУ, e-mail: sokhoreva@tpu.ru) Такая технология обеспечивает изотропное угловое распределение пор в полимерной матрице.

Диаметр получившихся пор зависит от энергии и типа частицы, материала облучаемой пленки и условий последующей химической обработки облученных образцов. Изменение этих параметров позволяет получать трековые мембраны в диапазоне диаметров пор от 20 нм до нескольких микрон, причем размер пор можно контролировать с высокой точностью. Преимущество ядерной трековой технологии заключается в возможности задания размера пор, конфигурации и количества пор на сантиметр площади. Трековые мембраны из полиэтилентерефталата прошли испытания на прочность, проницаемость, равномерность распределения пор. Работы по исследованию и формированию трековой мембраны отмечены дипломами выставок.

Основные характеристики трековых мембран:
  • материал – полиэтилентерефталат (лавсан), поливинилиденфторид
  • ширина ленты 320мм, длина – от 1000 до 2000м;
  • толщина мембраны от 10мкм до 12мкм;
  • пористость (доля отверстий от всей площади мембраны) от 7 до 15%.
  • неоднородность распределения плотности пор на поверхности – не более 10%
  • диаметр цилиндрических пор от 100нм до 800нм
  • дисперсия размеров пор – не более 10%;
  • плотность пор от 3∙105 - 2∙109 см-2;
Мембрана может быть с успехом использована для:
  • финишной очистки водопроводной воды от органических и неорганических примесей, железа, солей жесткости, вредоносных бактерий;
  • очистки воздуха в помещениях с повышенными требованиями к концентрации примесей в воздухе;
  • в современных фильтрах для плазмофереза;
  • в качестве шаблонов для создания наноструктурированных развитых поверхностей.

Металлические микро- и наноострийные гетерогенные структуры, созданные на металлической или гибкой металлизированной полимерной основе, могут стать перспективным материалом конструкционного и функционального назначения для ряда приложений. Такие структуры могут быть получены с использованием в качестве шаблона трековых мембран, обладающих однородными цилиндрическими или коническими порами, статистически распределенными в полимерной пленочной трековой основе.

В лаборатории проводятся исследования по синтезированию столбчатых нано-структур на поверхности различных металлических материалов. Синтез столбчатых нано-стрктур осуществляется с использованием шаблона из трековой мембраны с пористость 5∙106 – 6,3∙109 пор∙см-2 и диаметром пор 100-200 нм. На микрофотографиях представлены фрагменты подложки со столбчатыми нано- структурами из никеля и фрагменты столбчатой подложки с металлической пленкой осажденной на её поверхность.

В лаборатории разработан технологический комплекс, предназначенный для регенерации (очистки от карбонат-ионов) отработанного щелочного электролита осуществления и полного цикла его подготовки. Реализуется безреагентная (используются только сам электролит и дистиллированная вода) безотходная технология. Структурно технологическое оборудование комплекса включает в себя установку регенерации щелочного электролита, установку электрохимической дистилляции воды, электродиализный концентратор декарбонизированной щелочи и внешнюю технологическую линию, включающую в себя систему баков специального назначения.

Производительность комплекса определяется потребностью конкретного предприятия. Срок окупаемости – не более 1, 5 года при ресурсе работы без капремонта 9 лет. Новизна технологических и технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ . За последние годы на предприятия поставлено 8 комплексов.

2- 12 УЭД предназначена для получения воды высокой степени очистки. Создана и реализована на практике технология глубокой деминирализации воды с применением электродиализных и электроионитных способов. В отличии от традиционных испарительных методов новая разработка характеризуется высокой энергоэффективностью - удельные энергозатраты снижаются в 40-50 раз. Новизна технических решений отмечена тремя патентами РФ. Заказчикам поставлено 15 установок.
Ионно-пучковые технологии становятся востребованными в настоящее время интенсивного развития нанотехнологий, когда требуется определять элементный состав в многослойных тонкопленочных наноструктурных материалах с разрешением по глубине в несколько нм. Такие исследования возможны с применение методов резерфордовского обратного рассеяния (РОР) и ядер отдачи (ЯО). Получаемые разными методами результаты находятся во взаимном согласии (в пределах погрешности измерений) и дают достаточно полную информацию о составе исследуемых образцов.
В таблице представлены аналитические характеристики методов анализа разработанных в лаборатории.
Метод анализа Энергия налетающих ионов,
МэВ
Анализируемые элементы Исследуемый слой ,
мкм
Разрешение по глубине,
мкм
Предел обнаружения
Метод резерфордовского обратного рассеяния (РОР) 0,1-2,5 Средние и Тяжелые 0,1-3 0,005-0,03 1012-1013
Метод ядер отдачи (ЯО) 0,4-2,5 От Н до О 1-3 0,03-0,1 1012 -
Микрофотография фрагмента трековой мембраны