ИСТИНА

Основной задачей данного проекта является разработка физико-химического подхода(ов) к созданию гомогенных металлорганических прекурсоров, способных к полимеризации под действием УФ-облучения, из которых в дальнейшем путем термообработки возможно получение керамики заданного сложного химического и фазового составов. В заявляемом проекте конечными материалами выступают керамика и композиты на основе оксидов и оксинитридов. Предполагается, что данный подход сохранит свою общность и в отношении других классов керамики (нитриды, карбиды, бориды, силициды и др.). Для решения указанной задачи в рамках данного проекта предполагается: 1) разработать полимеризуемые элементоорганические соединения алюминия или его соли с анионами органических кислот для синтеза корундовой или оксинитридной (AlON) керамики; 2) отработать параметры стереолитографической печати керамических изделий заданной архитектуры из разработанных гомогенных прекурсоров, а также из суспензий корунда или нитрида алюминия в прекурсоре для синтеза нанокомпозитов с керамической матрицей; 3) продемонстрировать возможность разработанного подхода для создания полимеризумых прекурсоров керамики сложного состава и смешанного типа химической связи на примере избранных составов SiAlON; провести стереолитографическую печать керамики из данных прекурсоров.

The main objective of this project is to develop a physical-chemical approach(s) to create a homogeneous organometallic precursors capable of polymerization under the action of UV radiation, which further, by heat treatment, could be converted into ceramics of a given complex chemical and phase compositions. In the present project, the final materials are ceramics and composites based on oxides and oxinitrides. It is expected that this approach can be generalized with respect to other classes of ceramics (nitrides, carbides, borides, silicides, etc.). To solve the problem in the framework of this project it is expected: 1) to develop a curable organometallic aluminium compounds or its salts with anions of organic acids for the synthesis of alumina or oxynitride (AlON) ceramics; 2) work out the parameters of the stereolithography process to create ceramic articles with specific architecture from the developed homogeneous precursors, as well as from suspensions of alumina or aluminum nitride to fabricate nanocomposites with ceramic matrix; 3) to demonstrate the feasibility of the developed approach to create curable ceramic precursors of complex composition and mixed type of chemical bond bearing in mind some SiAlON compositions; to elaborate stereolithography printing of ceramics from these precursors.

В результате выполнения проекта будут получены следующие результаты: 1) На основании апробации синтезов элементоорганических алюмосодержащих прекурсоров и их фотополимеризации в условиях стереолитографической печати будут разработаны прекерамические полимеры нового поколения, позволяющие изготавливать корундовую и алюмооксинитридную керамику сложной формы с высоким пространственным разрешением. Анализ поведения различных типов прекурсоров при термолизе позволит оценить возможность совмещения в одном полимере элементов, образующих с металлом разные по прочности и характеру химические связи (в данном случае Al-O и Al-N), и возможность сохранить их в конечной керамике. Это позволит сформулировать общие принципы построения полимерных прекурсоров для создания керамики иных классов и более сложного состава. Кроме того, выявленные закономерности фазообразования (кристаллизации) при термообработке пиролизованных полимеров позволят достичь лучшего понимания процессов формирования нанокерамики (фактически это путь снизу-вверх в условиях упругих ограничений, накладываемых аморфной средой) и проявления ее механических свойств (прочности и пластичности). 2) Важный прикладной результат состоит в формулировке состава фотоотверждаемых смесей (резистов) на основе разрабатываемых прекурсоров, которые могут быть использованы в производстве фасонной керамики различных типоразмеров. Разработка композитов на разрабатываемой полимерной связке позволит изготовить специальные нанокерамические материалы для верификации и приложения существующих и новых теорий прочности и пластичности неорганических материалов. 3) Анализ результатов по получению керамики сложного состава (в данном проекте – сиалон) позволит обобщить предлагаемый в рамках проекта подход к синтезу гомогенных полимерных прекурсоров для разработки достаточно универсального метода получения керамики.

Исследования, ведущиеся российскими исполнителями проекта в рамках проблемы новых технологий получения керамических материалов, отличаются от отечественных и зарубежных работ в этой области по следующим позициям, которые являются приоритетом данного научного коллектива: 1) целенаправленному модифицированию химического состава и способов синтеза с целью получения неорганической фазы с повышенной реакционной способностью (спекаемостью); 2) использованию модельных реакций для оценки поведения неорганической фазы, а также композитов и керамики при эксплуатации в различных средах. 3) использование фазовых превращений в материалах для целенаправленного модифицирования свойств керамики и композитов. 4) активное применение и разработка новых методов формования керамики, в частности, стереолитографическая 3D-печать.