3.1. Multifunctional nanomaterials
Purpose:
Expected results:Release of new product: technology
Stage 1:а. Аналіз літературних джерел, дослідження впливу природи каталізатору та параметрів процесів синтезу нановолокон TiB2 та TiN, композитних плівок на основі С60 та нових інтеркаляційних нанофаз графеноподібних дихалькогенідів d-перехідних металів на їх структуру і морфологію.
б. Розрахунок електронної структури графенових і боразотних двошарових стрічок та нульвимірних оболонкових атомних кластерів.
Stage 2:а. Дослідження кінетики процесу синтезу нановолокон TiB2. Обгрунтування оптимальних параметрів процесу виготовлення нановолокон TiB2. Дослідження впливу природи каталізатору на морфологію нановолокон TiN. Дослідження нановолокон TiB2 та TiN методами рентгенофазового аналізу та електронної мікроскопії. б. Розробка методики отримання нанокомпозиційних матеріалів та / або змішаних молекулярних кристалів із використанням ампульної технології і градієнту температур. в. Синтез інтеркаляційних нанофаз графеноподібних дихалькогенідів d-перехідних металів. г. Комп'ютерне конструювання структури та обчислювальний експеримент з розрахунком властивостей зпрогнозованих наноструктурних матеріалів.
Stage 3:а. Вивчення впливу параметрів процесу синтезу нановолокон TiN на їх структуру та морфологію. Дослідження нановолокон TiN методами рентгенофазового аналізу, електронної спектроскопії та ІЧ-спектроскопії.
б. Вивчення структуроутворення в тонких композиційних плівках С60-WО3, МоО3.
в. Синтез інтеркаляційних нанофаз графеноподібних дихалькогенідів d-перехідних металів та вивчення їх структурних властивостей.
г. Комп'ютерне моделювання та дослідження властивостей двошарових графеноподібних стрічок і нанотрубок SiC@C, SiC@SiC. Вивчення впливу границь зерен й орієнтації кристалів на механізм і динаміку процесу деформації, а також впливу температури на ці процеси.
Розрахунок механічних характеристик (міцність, модуль Юнга, коефіцієнт тріщиностійкості і т. і.) наночастинок (SiC, BN, AlN, алмаз). Квантово-механічні розрахунки електронної структури монокристалічних нанотрубок та нановусів на основі 4Н-політипу карбіду кремнію. Дослідження механічних властивостей нанодротів SiC, вкритих плівкою BN за допомогою методу молекулярної динамики.
Комп'ютерне моделювання і квантово-механічні розрахунки електронної структури цеолітоподібних кристалів та нановусів на основі складових одиниць з кристалоутворюючих оболонкових бінарних кластерів типу XnYn.
Підготовка спецкурса «Основи комп’ютерного конструювання наноструктурних матеріалів з заданим рівнем експлуатаційних характеристик».
Підготовка звіту за 3-й рік та поточні публікаціі.
Stage 4:а. Дослідження впливу параметрів процесу синтезу покриттів BN на нановолокнах SiC. Електронномікроскопічні та рентгенографічні дослідження нановолокон з покриттям BN. б. Вивчення процесів структуро- та кристалоутворення в наноструктурованих плівках.
в. Вивчення фізико-хімічних властивостей інтеркаляційних нанофаз графеноподібних дихалькогенідів d-перехідних металів та визначення їх зв’язків з особливостями реальних наноструктур та фізико-хімічними характеристиками наносинтезу. г. Комп'ютерне моделювання та дослідження властивостей нанокабелю BN@SiС. Дослідження атомно-структурних перебудов у кристалах, що виявляє деталі атомного механізму деформації й руйнування.
Моделювання залежності механічних властивостей наноматеріалів з ідеальною структурою (крім границі зерен) від розміру зерен.
Квантово-механічні розрахунки електронної структури монокристалічних нанотрубок та нановусів на основі 6Н-політипоу карбіду кремнію. Комп'ютерне конструювання 1D та 2D наноструктурних матеріалів з заданим рівнем експлуатаційних характеристик.
Вирішення нових проблем, які постали при виконанні досліджень І-ІІ єтапів.
Підготовка звіту за 4-й рік, поточні публікаціі та узагальнюючої монографії по матеріалам проведених досліджень.
Stage 5:а. Дослідження процесу синтезу покриттів TiN на нановолокнах Si3N4. Електронномікроскопічні та рентгенографічні дослідження нановолокон Si3N з покриттям TiN. б. Вивчення структуроутворення в нанопорошкових системах типу С60-Zn, ZnO. Підготовка заключного звіту. в. Дослідження фізичних властивостей інтеркаляційних нанофаз графеноподібних дихалькогенідів d-перехідних металів та встановлення їх зв’язків з особливостями реальних наноструктур та фізико-хімічними чинниками наносинтезу. г. Вивчення впливу дефектності графеноподібних стрічок і нанотрубок на провідні та механічні властивості багатошарових нанотрубок.
Дослідження зміни фізико-механічних характеристик матеріалів, що моделюються у процесі деформації й руйнування. Дослідження критичного співвідношення поверхні та об’єму наночастинок, що приводить до максимальної зміни механічних властивостей.
Квантово-механічні розрахунки електронної структури SiС нанотрубок та нановусів із різними домішками (V, Mn,).
Комп'ютерне конструювання 3D наноструктурних матеріалів з заданим рівнем експлуатаційних характеристик.
Вирішення нових проблем, які постали при виконанні досліджень ІІІ-ІV єтапів.
Підготовка заключного звіту.