#керамика

Международная группа исследователей изучила глиняные горшки и сосуды возрастом почти пять тысяч лет, которые относятся к куро-араксской культуре, и проанализировала химический состав органических остатков внутри древней керамики. Ученым удалось восстановить рацион жителей Закавказья бронзового века. Выяснилось, что их питание было куда разнообразнее, чем предполагалось. Кроме того, эти люди использовали смолы хвойных деревьев как ароматизаторы и, возможно, как консерванты. При этом у них не было выраженного пищевого неравенства — доступ к разнообразной пище имели все слои общества.

Люминесцентные керамические материалы находят применение в различных областях современной техники: в качестве детекторов ионизирующего излучения, преобразователей ультрафиолетового и инфракрасного излучения в видимый свет, компонентов при изготовлении светодиодов белого света. Свойства керамик можно «подстраивать» под конкретные задачи. Например, высокие механические характеристики важны в люминесцентных керамиках, применяемых в космических исследованиях для контроля радиации, для дозиметрии потоков жестких ионизирующих излучений и для теплозащитных покрытий. Низкая пористость важна при эксплуатации в агрессивной среде.

Коллектив российских ученых из МИРЭА — Российского технологического университета, Центра фотоники двумерных материалов МФТИ, Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН и ряда других ведущих научных центров провел глубокое исследование кристаллической структуры широко используемых пьезоэлектрических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Используя метод рентгеноструктурного анализа, исследователи впервые смогли в деталях установить, как небольшие химические добавки кардинально меняют фазовый состав керамики и напрямую определяют ее электрофизические характеристики. Это открывает путь к целенаправленному дизайну «умных» материалов с заранее заданными свойствами для передовой электроники и сенсорики.

По данным ВОЗ, почти 3,7 миллиарда человек страдают заболеваниями полости рта. Кариес остается одной из самых распространенных стоматологических проблем в мире, но благодаря развитию реставрационной стоматологии сегодня врачи могут не просто остановить разрушение зуба, но и полностью восстановить его анатомическую форму и функциональность. Ученый Пермского Политеха рассказал, какие материалы для пломбирования безопасны и долговечны, а от каких лучше отказаться беременным и детям, как генетика определяет цвет зубов и почему не все добьются белоснежной улыбки, как выбрать технологию отбеливания и можно ли это делать дома, в каких случаях спасают коронки, а в каких — протезы, какие продукты разрушают эмаль и почему лечить зубы так дорого.

Археологи Института истории материальной культуры РАН датировали образцы артефактов с памятников, найденных на юго-восточном берегу Финского залива, и сопоставили полученные результаты с материалами соседних территорий, получив таким образом представление о времени существования восьми археологических культур, ряд из которых ранее не был известен на этой территории.

Нефтешламы — опасные отходы нефтедобычи, содержащие углеводороды, тяжелые металлы и химикаты. При добыче 500 тонн нефти образуется одна тонна шлама, угрожающего экосистемам. Пермские ученые предложили перерабатывать их через пиролиз, получая углеродсодержащий продукт. Добавление 15-20% этого материала в керамику делает ее легкой, пористой и прочной, одновременно снижая энергозатраты на производство. Из такой керамики можно делать строительные материалы или использовать в фильтрах для очистки воды.

Ученые РТУ МИРЭА запатентовали новый способ производства многослойных печатных плат на основе керамики с использованием технологий 3D-печати. Этот метод позволяет создавать высококачественные керамические платы, которые широко применяются в электронике, телекоммуникациях и других высокотехнологичных отраслях.

Ученые РТУ МИРЭА в сотрудничестве с МГУ имени М.В. Ломоносова создали новый способ изготовления пористой керамики из корунда методом холодного спекания. Они доказали, что пористую керамику для фильтрации воды можно создавать при температуре 450°С вместо обычных 1500°С. Такой результат получен впервые в мире. Этот подход позволяет создавать эффективные фильтрующие материалы при значительно меньших энергозатратах по сравнению с традиционными технологиями.

Ученые ТюмГУ исследовали региональные отличия керамики саргатской культуры раннего железного века западносибирской лесостепи. Для выявления местной специфики посуды Рафайловского селища они сопоставили ее с керамикой других хорошо изученных поселенческих комплексов саргатской культуры Притоболья.

Ученые ДВФУ и Кольского научного центра РАН провели фундаментальные исследования, ориентированные на поиск матриц для активных зон радиационных источников тока на основе стронция-90 и цезия-137, которые обладали бы низкой скоростью выщелачивания под воздействием пресной и морской воды, и создание их перспективным методом импульсного плазменного спекания.

На водоочистных сооружениях России применяют различные химические реагенты и фильтрующие компоненты, такие как уголь и песок. В процессе эксплуатации станций накапливается отработанный осадок, который традиционно хранится на полигонах. Годовой объем даже от одного города может превышать три тысячи тонн. Сегодня научное сообщество ищет решения для его эффективной утилизации, в том числе с помощью извлечения из техногенного сырья ценных компонентов для промышленного использования. Ученые Пермского Политеха исследовали перспективность реализации водоочистных отходов в строительной отрасли, а именно в производстве керамических кирпичей. Выявленные свойства осадков и параметры их переработки обеспечат получение качественного продукта и расширят возможности применения многотоннажных отходов.

Керамическая промышленность занимается производством любой продукции из глины. К ней относятся кирпичи, черепица, огнеупорные материалы и различные гончарные изделия. Для получения эффективных строительных материалов из керамики помимо глины в составе также используют выгорающие добавки, такие как молотый уголь, торф и древесные опилки. Они повышают пористость материала и обеспечивают его равномерный обжиг. Ученые Пермского Политеха изучили возможность применения в качестве таких добавок техногенного сырья из промышленных отходов, например, от предприятий целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей отрасли. Такое решение увеличит сферу их повторного использования, а также расширит рецептуру получения керамических кирпичей и блоков в строительстве.

Литейное производство занимается изготовлением деталей машин, механизмов и приборов из различных сплавов. Качественная отливка не должна отличаться по своим механическим характеристикам от эталонных образцов. Более 30 процентов расхождений возникает по причине попадания в расплав посторонних неметаллических частиц. Исправление таких отливок невозможно, в связи с чем необходимо убирать лишние включения заранее из расплавленного металла. Однако на сегодняшний день многие из существующих фильтров неэффективно очищают расплав — до 70 процентов полученных отливок остаются непригодными. Ученые Пермского Политеха разработали керамические фильтры с уникальной сложной внутренней структурой каналов, которая обеспечивает повышенную и постоянную степень очищения металла.

Исследователи из научного института «Росатома» в Троицке начали отработку методики по нанесению остеотропного покрытия для титановых имплантатов, которые получили аддитивным способом. Керамическое покрытие изделий по минеральной структуре похоже на кость и способствует сокращению процесса восстановления функции поврежденных тканей: имплантаты приживаются быстрее и не вызывают иммунного ответа. По словам ученых, их изделия будут способствовать процессу восстановления в два-три раза быстрее, чем обычно.

Литье по выплавляемым моделям — это традиционный способ изготовления деталей со сложными неровными поверхностями. В процессе литья важно полностью воссоздать форму и размер изделия из воска. Для создания внутренних полостей (они защищают детали от перегрева) в восковую модель помещают керамические стержни. Но убрать их уже после отливки сложно и трудоемко. Неполное удаление приводит к снижению эффективности охлаждения детали. Ученые ПНИПУ разработали и запатентовали способ изготовления керамических стержней, имеющих неравномерную прочность по глубине. Уникальная технология позволяет легко удалить материал. С ее помощью элементы нефтебурового оборудования, агрегатов сельского хозяйства, автомобилей и самолетов будут прочнее, а их производство — экономичнее.

Авторы нового исследования рассказали, какой из современных напитков надо попробовать, чтобы почувствовать себя жителем Римской империи.

Отходы горнорудных производств могут быть перспективным сырьем для получения современных строительных материалов. Это доказывает новое исследование ученых из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева и Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН. В нем описаны технологические условия получения вспененных стеклокерамических материалов из хвостов обогащения алмазов месторождения имени Ломоносова в Архангельской области.

Для сохранения металла лопаток газотурбинных двигателей от высоких температур применяют теплозащитные покрытия, которые состоят из нескольких слоев. Эффективным способом получения слоистого материала является искровое плазменное спекание, когда слои из порошка уплотняются благодаря импульсному току и нагрузке. Формирование теплозащитных покрытий таким методом в России практически не изучено. В настоящее время в качестве верхнего керамического слоя покрытия широко применяют диоксид циркония, который используется также в ядерной энергетике, пиротехнике и медицине. Однако рабочая температура его применения ограничена (не выше 1200 градусов). Ученые Пермского Политеха предлагают перспективный теплозащитный керамический материал на основе соединения циркония и редкоземельных элементов. Исследование позволит перейти на отечественное производство теплозащитных покрытий для деталей газотурбинных двигателей.

В современном мире нужны материалы, способные длительное время работать при агрессивном воздействии кислорода и высоких температур. Они требуются, например, для обшивки космических аппаратов, крыльев авиационной техники, деталей воздушно-реактивных и ракетных двигателей. Таким материалом может быть композитная ультравысокотемпературная керамика: различные ее виды выдерживают температуру выше 2000 градусов Цельсия. В состав такой керамики обычно вводят разные добавки, благодаря которым на поверхности материала образуется слой c защитными свойствами. Ученые ПНИПУ выяснили, что добавление оксида лантана улучшает устойчивость к окислению композитной керамики на основе диборида циркония.

Впервые в России химики Университета Лобачевского получили прозрачную керамику со структурой фторапатита для лазеров ближнего ИК-диапазона. «Выстрел» таким лазером в тучу воздушных отходов позволит определить концентрацию вредных веществ в атмосфере. В медицине подобные установки широко применяются для малоинвазивных операций в хирургии и косметологии. Их импульсы не сжигают, а испаряют кожу при разрезе. Кроме того, лазеры ближнего ИК-диапазона могут использоваться для накачки более длинноволновых лазерных установок.