Научные направления

1. Получение новых селективных материалов для применения в сфере экологического мониторинга и безопасного обращения с радиоактивными отходами

Основные результаты 2016 года:

Разработан способ синтеза высокоэффективного композитного органоминерального сорбента для извлечения радионуклидов 134Cs и 137Cs из жидких сред. Способ заключается в совместном осаждении хитозана в форме полиоснования и смешанного ферроцианида никеля-калия. Полученный отличается экстремальной селективностью к ионам Cs и устойчив к воздействию щелочных сред. Он может быть использован для переработки ЖРО сложного солевого состава, в том числе и кубовых остатков выпарных аппаратов АЭС.

Разработан способ синтеза органоминерального сорбента на основе смешанного ферроцианида калия-цинка, полученный сорбент может быть использован для предварительного, экспрессного концентрирования 137Cs из морской воды с последующим элюированием радионуклида раствором NH4NO3 и окончательным концентрированием на высокоселективном хитозанферроцианидным сорбенте на основе ферроцианида никеля-калия.

Предложен метод концентрирования 137Cs для радиоэкологического мониторинга и переработки . Предложены неорганические катиониты на основе MnO2 для извлечения примесных катионов калия и натрия для получения высокочистых солей лития. Сорбенты отличаются высокой селективностью эффективны в растворах с концентрацией лития 0.5-0.6 М, эффективность сорбции ионов натрия и калия превышает 95%.

2. Новые материалы для радиохимии, биомедицины, авиакосмической и военно-промышленной индустрии, получаемые инновационными методами темплатного синтеза и искрового плазменного спекания

Основные результаты 2016 года:

Разработаны оригинальные способы синтеза новых наноструктур с применением современного золь-гель метода, в присутствии различных темплатов (коллоидных систем и наночастиц), и инновационной технологии искрового плазменного спекания (ИПС). Созданы новые пористые функциональные материалы на их основе с уникальными характеристиками и свойствами.

Проведена оценка возможности их применения в качестве высокоэффективных селективных сорбентов для процессов обращения с радиоактивными веществами, биоактивных медицинских имплантов, свехвысокотемпературных защитных покрытий и высокопрочных конструкционных материалов для соответствующих областей.

Разработаны новые подходы в синтезе уникальных наноструктурированных керамик широкого практического назначения. Высокое качество керамик достигается за счет оригинальности разработанного подхода, который основан на комбинировании ИПС технологии совместно с другими методами неорганического синтеза, например с золь-гель технологией.

Согласно данному подходу синтезирована магнитная керамика на основе наноструктурированного гематита, обладающая исключительными магнитными (намагниченность насыщения до 10.2 эме/г) и прочностными (предел прочности до 249 МПа) характеристиками, которая востребована в электротехнике. На основе наноструктурированного волластонита получена высокопрочная (прочность на раздавливание ~172 МПа) биокерамика обладающая бимодальной пористой структурой (размер пор 100-500 нм и 1-5 мкм), которая подобна текстуре костной ткани и перспективная для практикующей медицины.

Показана перспективность применения ИПС технологии для создания высокоплотных керамических материалов для иммобилизации опасных радионуклидов, в частности синтезированы цеолит-керамические матрицы с иммобилизованным цезием, которые характеризуются низкой выщелачиваемостью по цезию (до 10-7 г/см2·сут) и высокой механической прочностью (до 500 МПа).

Полученные результаты исследований несут научную значимость и практическую ценность как для понимания специфики ИПС процесса в области формирования новых керамик, так и для создания продуктов промышленного назначения на их основе.

Ввиду инновационности технологии ИПС перед исследователями открываются большие возможности для формирования широкой базы фундаментальных основ и теоретических знаний о синтезе новых наноструктур с уникальными композиционным составом и функциональными свойствами. Все это позволяет осуществлять разработку различных оригинальных способов и методов синтеза определенных материалов для эффективного решения конкретных технологических задач.