В ТНЦ СО РАН создан алгоритм получения ценных нанопорошков методом механосинтеза

Ученые ТНЦ СО РАН определили оптимальные режимы механохимического синтеза ферритов кобальта, позволяющие получать наноразмерный продукт с заданными характеристиками. Для этого сложные теоретические расчеты были сопоставлены с экспериментальными данными. Результаты исследования опубликованы в журнале первого квартиля Сeramics International , который выпускает в Великобритании издательство Elsevier.

– Наш аналитический подход позволит оптимизировать исследования ученых-экспериментаторов. Если раньше для проведения некоторых экспериментов требовалось использование сложных компьютерных моделей, то теперь с помощью простых аналитических формул можно заранее оценить влияние того или иного исходного параметра – мощности мельницы и массы смеси для механоактивации на выход продукта. Этот подход может применяться для расчетов получения методом механоактивации многих востребованных нанопорошков, – поясняет Олег Лапшин, зав. лабораторией математического моделирования физико-химических процессов в гетерогенных системах ТНЦ СО РАН.

Механохимический синтез – это метод обработки твердого вещества, при котором желаемый продукт, например, наноразмерные порошки с заданными характеристиками, можно получить, используя лишь механическое воздействие.

На первом этапе исследования авторский коллектив в составе Олега Лапшина, Анны Невмываки, Воли Итина и Оксаны Ивановой разработал математическую модель механохимического синтеза нанопорошков в энергонапряженной мельнице. Система уравнений, учитывающая структурный, температурный и кинетический факторы, позволила рассчитать оптимальные режимы механообработки порошковой смеси и добиться максимального выхода наноразмерного продукта реакции.

На втором этапе исследования результаты теоретических расчетов были подтверждены в ходе эксперимента. При помощи планетарной мельницы исследователи синтезировали наноразмерный порошок оксидной феррошпинели кобальта с однородной кристаллической структурой и морфологией. Этот светло-коричневый пушистый порошок применяется в медицине, а также в качестве магнетика в вычислительной технике и радиоэлектронике, где особенно важно уметь изменять свойства материалов.