Уникальные научные установки

«Физикохимия поверхности нанодисперсных систем» (ФХПНС)

УНУ создана в 2012 году

Данная УНУ была поддержана в рамках мероприятия 1.8 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»
Данный университет является федеральным университетом
Адрес
Руководитель работ
  • 👤Айзенштадт Аркадий Михайлович
  • 📞 (8182) 412833
  • a.isenshtadt@narfu.ru
Сведения о результативности за 2016 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
да81213.59
Базовая организация

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова»

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

Комплекс УСУ не имеет аналогов в части использования системы визуального наблюдения за процессами конгломерации нанокомпозиционных материалов, измерения величины свободной поверхностной энергии нано- и высокодисперсных систем различных горных пород, получения и характеристики частиц в микро- и наноразмерном диапазоне. УСУ позволяет получать новейшие данные и может быть использовано для исследований в строительном материаловедении, химической технологии, металлургии, горнодобывающей промышленности. Использование УСУ как учебной базы в образовательном процессе.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

Уникальные стенд и установки (УСУ) «Физикохимия поверхности нандисперсных систем» представляет собой комплекс современного серийно выпускаемого и оригинального разработанного взаимодополняющего наукоемкого оборудования, предназначенного для изучения физико-химических характеристик и поверхностных явлений на границе раздела фаз в микро- и нанодисперсных системах. В состав УСУ входят: - планетарная шаровая РМ-100 (Retsch), коллоидная IKA magis LAB и вибрационная МВ-20 мельницы (получение нанодисперсного материала горных пород методом диспергирования); - анализатор размера и заряда частиц DelsaNano C Zeta Potential/Submicron Size Analyzer (характеристика дисперсности материала); - лазерный анализатор размера частиц Lasentec D600L и S400E с системой лазерной видеомикроскопии V819 (визуальное характеристика формы частиц и их трансформационных превращений в системе при переменных условиях эксперимента, гранулометрия, форма частиц); - фильтрационно-адсорбционный прибор (определение водно-физических свойств грунтов, горных пород и пр.); - автоматический анализатор удельной поверхности и размеров пор Autosorb-iQ-MP; - лазерные системы для измерения краевого угла KRUSS EasyDrop DSA20E и DataPhysics OCA 35 (определение критического значения поверхностного натяжения нанодисперсного материала горных пород, дисперсионной и поляризационной составляющих поверхностного натяжения материала); - для изменения протолитических свойств дисперсионной среды используется установка, моделирующая процесс осветления технологической воды (суспензии) (патент № 122584); - для определения влияния знакопеременной температуры на энергетическое состояние поверхности структурированных высокодисперсных систем используется «Устройство для определения поверхностного натяжения композиционных материалов в условиях низких температур» (патент № 129642); - «Устройство для модификации поверхности строительных материалов путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц» (патент № 134106); - «Устройство для измерения водопоглощения и набухания образцов рыхлых и сыпучих материалов» (патент № 156792); - испытательная машина серии AGS-X (физико-механические характеристики микрообразцов); - камера тепла и холода ТХВ-64; - дифференциальный сканирующий калориметр ДСК 500 (изучение физико-химических процессов в веществах, сопровождающихся выделением или поглощением тепла, получение основных термодинамических и кинетических параметров); - акустическую система, состоящая из цифрового шумомера 1 класса точности Экофизика 110А и устройства для измерения времени реверберации и определения коэффициента звукопоглощения строительных и отделочных материалов (патент № 162316). УСУ не имеет аналогов.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • Управление процессами формирования качества микро- и нанокомпозитов с учетом состояния базовой поверхности высокодисперсных компонентов;
  • Разработка энергетической классификации горных пород различного генезиса, определение величины поверхностной активности сырьевых материалов горных пород;
  • Практическое использование теории взаимодействия частиц в микро-, субмикро- и нанодисперсных системах (теория ДЛФО);
  • Определение механических, химических, водно-физических, поверхностных и др. свойств минералов, горных пород, грунтов;
  • Разработка принципов получения «зеленых» строительных композитов, изучение вопросов экологической безопасности строительства в сложных природно-климатических условиях.

Наиболее значимые научные результаты исследований

1) Разработаны методологические основы количественной оценки энергетического состояния поверхности высокодисперсных систем на основе горных пород. 2) Предложены и отработаны методические приемы экспериментального определения свободной поверхностной энергии наноструктурированных систем и силы межчастичного взаимодействия (постоянная Гамакера) в них (методы Г.А. Зисмана и ОВРК). 3) Предложен принцип проектирования нанокомпозитов горных пород с учетом свойств поверхности сырьевых компонентов, заключающийся в оценке их энергоплотности, как характеристики запаса потенциальной энергии минерального сырья различного генезиса. 4) Горные породы проранжированы по величине энергоплотности. 5) Предложен термодинамический критерий оценки свойств поверхности сырьевых компонентов по величине поверхностной активности, учитывающий способность высокоразвитой поверхности материала к самопроизвольным процессам компенсации избыточной поверхностной энергии и численно равный доле общего запаса потенциальной энергии системы, перешедшей в свободную поверхностную энергию при механоактивации сырья. 6) Установлена связь данного критерия с теплотой гидратации и фазово-структурной неоднородностью (количеством аморфной приповерхностной фазы) материала. 7) Выявлено, что данный энергетический переход количественно определяется размером, структурой и формой частиц, химическим и минеральным составом сырьевых компонентов. 8) Получены функциональные зависимости между постоянной Гамакера (силы межчастичного и физико-механическими характеристиками образцов композиционного вяжущего и мелкозернистого бетона на его основе, что позволило разработать способы определения состава минеральной части композиционного вяжущего и экспресс-метод определения прочности бетона, основанные на экспериментальном определении критического значения поверхностного натяжения композита по величине краевого угла смачивания на границе раздела фаз. 9) Предложена термодинамическая модель оптимизации состава композиционных смесей горных пород, при котором области оптимальных соотношений компонентов характеризуются их термодинамической совместимостью. 10) Монографии: 1. Природные сырьевые материалы строительного назначения в Северо-Арктическом регионе. Минерально-сырьевая база Архангельской области/ А.С. Тутыгин, М.А. Фролова, С.Е.Аксенов,Т.А. Махова, И.Ю Заручевных, А.М. Айзенштадт, А.Л. Невзоров, В.С. Лесовик; под ред. А.М. Айзенштадта, А.Л. Невзорова, В.С. Лесовика.- Архангельск; С(А)ФУ, 2011.-148 с. 2. М.А. Фролова, А.М. Айзенштадт, А.С. Тутыгин. Основы термодинамики поверхности наноситем на основе горных пород для строительных композитов. — Архангельск, С(А)ФУ, 2013.— 115с. 3. А.М. Айзенштадт, В.С. Лесовик, М.А. Фролова, А.С. Тутыгин. Элементы физикохимии поверхности высокодисперсных систем/Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: САФУ, 2015. – 145 с.

163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, д. 17
📷

Перечень объектов в составе УНУ (12)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Камера тепла и холода ТХВ-64
Назначение, основные характеристики
НФП "Технология" Россия 2011 1
Универсальная настольная испытательная машина AGS-5kNX
Назначение, основные характеристики
фирма Шимадзу КНР 2014 1
Автоматическая система для измерения краевого угла с автоматической системой дозирования DataPhysics OCA 35
Назначение, основные характеристики
DataPhysics Instruments GmbH Германия 2014 1
Мельница вибрационная МВ-20
Назначение, основные характеристики
ООО "ЭЦ Экостройматериалы" Россия 2010 1
Прибор для измерения краевого угла DSA20E с комплектующими
Назначение, основные характеристики
KRUSS Германия 2010 1
Анализатор автоматический удельной поверхности и размеров пор AUTOSORB-iQ-MP
Назначение, основные характеристики
Quantachrome instruments Соединённые Штаты Америки 2012 1
Лазерный анализатор размера частиц Lasentec D600L и S400E с системой лазерной видеомикроскопии V819
Назначение, основные характеристики
Mettler Toledo Германия 2011 3
Анализатор частиц DelsaNano C Zeta Potential/Submicron Size Analyzer
Назначение, основные характеристики
Beckman Coilter Соединённые Штаты Америки 2010 1
Модуль измельчения и эмульгирования МК с мельницей коллоидной и ноутбуком IKA magis LAB
Назначение, основные характеристики
IKA Германия 2010 1
Мельница шаровая планетарная РМ-100 (Retsch) с размольным стаканом
Назначение, основные характеристики
Retsch Германия 2010 1
Шумомер цифровой 1 класса точности Экофизика 110А
Назначение, основные характеристики
ООО "ПКФ Цифровые приборы" Россия 2016 1
Микрокалориметр ДСК 500
Назначение, основные характеристики
ООО "Спецприбор" Россия 2016 1

Услуги (4)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Определение физико-химических параметров композиционных материалов
Индустрия наносистем
Испытание грунтов основания статическим вдавливанием нагрузкой на сваи под здание спортивного центра в 144 кв. г. Арх-ка
Рациональное природопользование
Реконструкция причала речного вокзала (инженерно-геологические изыскания)
Рациональное природопользование
исследования физико-механических свойств образцов керна
Рациональное природопользование

Методики (9)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Определение физико-механических и тепло-физических свойств строительных материалов Росдорстройсертификация 21.10.2015
Диспергирование горных пород до наноразмерного состояния САФУ им. М.В. Ломоносова 21.10.2013
Определение фракционного распределения частиц Росдорстройсертификация 21.10.2013
Определение морозостойкости композиционных материалов Росдорстройсертификация 21.10.2014
Подбора оптимального состава САФУ им. М.В. Ломоносова 21.10.2014
Определение поверхностного натяжения САФУ им. М.В. Ломоносова 21.10.2014
Определение удельной поверхности Росдорстройсертификация 21.10.2013
Определение размера частиц САФУ им. М.В. Ломоносова 21.10.2013
Определение поверхностного натяжения композиционных материалов методом ОВРК (Оунса, Вендта, Рабеля, Кьельбле) САФУ им. М.В. Ломоносова 07.11.2016

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий