Новые возможности многофункциональных материалов

Актуальность. Силикатные материалы традиционно занимают важное место в материаловедении, несмотря на непрерывно меняющиеся запросы технологии. Совершенствование материалов требует развития теории. Обширный опыт, накопленный технической и экспериментальной минералогией, не всегда согласуется с традиционными представлениями, а иногда и совсем не находит в них объяснения. Такая ситуация возникла при попытке описания аномально высоких кинетических параметров диффузии и кристаллизации в стеклах и ситаллах. Поиск решения проблемы привел к использованию наиболее общих законов естествознания – теории колебаний и волн.

В условиях неравновесной кристаллизации в искусственных силикатных системах авторами установлен механизм спинодального распада, который позднее нашел подтверждение в вулканических стеклах Земли и Луны, а также в тектитах. Развиваемая авторами модель пространственно-замкнутых динамических структур адекватно учитывает кинетику фазовых превращений, когда формирование продуктов ликвации (молекулярных кластеров) и связей между ними имеет резонансную природу.

Результаты. Создан новый класс многофункциональных материалов с необычным сочетанием физических и химических свойств. Синтетические метасиликаты уже нашли около трех десятков новых технологических применений: в медицине (хирургии, стоматологии), в производстве бытовой и аэрокосмической техники, в материаловедении (в качестве модифицирующих добавок в керамику, полиэтилен, линолеум, асфальт), в виде жаропрочной, износостойкой футеровки, золои шлакопроводов. Показана экономическая эффективность ситаллов на примере федерального проекта «Северный широтный ход».

1. Мананков А.В. О механизме ликвации в силикатных системах // Дан СССР. 1979. Т. 246. № 4. С. 942–946.

2. Мананков А.В., Шарапов В.Н. Кинетика фазовых переходов в базитовых расплавах и магмах. Новосибирск: Наука, 1985. 199 с.

3. Локтюшин А.А., Мананков А.В. Пространственно-замкнутые динамические структуры. Томск: Изд-во ТГУ, 1996. 121 с.

4. Терлецкий Я.П. Электродинамика. Москва: Высшая школа, 1990. 129 с.

5. Мастерова М.А., Янц Ю.Г. Вектор Умова – Пойнтинга дипольного электрического и дипольного магнитного моментов. URL: http://www.vestnik.adygnat.ru

6. Мананков А.В. К теории формирования и прогноза месторождений полезных ископаемых // Геосферные исследования. 2019. № 4. С. 83–94.

7. Мананков А.В., Гасанова Э.Р., Харитонова Н.В. Кристаллохимические основы расчета мономинеральности ситаллов // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. № 9. С. 984–992.

8. Мананков А.В., Гасанова Э.Р. Ситаллы из местного сырья для производства инновационных инфраструктур с высокой технико-экономической эффективностью в экстремальных условиях Крайнего Севера // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 11. С. 87–96.

9. Мананков А.В., Гасанова Э.Р., Быкова В.В. Физико-химические и технологические аспекты разработки ситаллов нового класса // Вестник Воронежского ГУИТ. 2018. Т. 80. № 1. С. 211–222.

10. Manankov А.V. Structural Organization of Innovative Petrositalls from the Local Natural Raw Materials of the Polar Urals // Insights in Mining Science and Technology. 2020. V. 2. № 1. P. 153–161. DOI: 10.19080IMT.2020.02.555577.

11. Киприянов H.A., Горичев Н.Г. Электронно-протонная теория – фундаментальная основа физико-химического процесса выщелачивания оксидных минералов в гидрометаллургии // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2006. № 1 (12). С. 101–109.

12. Кондратьев Б.К., Турчин В.И. Комбинированный источник ионов. ПТЭ. 3. 1994. С. 106–111.

13. Патент № 2211760 Российская Федерация, МПК B28D 5/00 (2006.01), B44C 1/22 (2006.01), C30B 31/00 (2006.01), C30B 33/00 (2006.01). Устройство для обработки алмазов. № 2001114961/03: заявл. 31.05.2001: опубл. 10.09.2003 / Турчин В.И., Радько В.Е.

14. Shelli R. Jove. The Pribram-Bohm hypothesis a topology of consciousness II Cosmos and History // The Journal of Natural and Social Philosophy. 2016. V. 12. № 2. P. 114–136.

15. Aspect A., Grangier P., Roger G. Experimental Realization of Einsteib-Podolsky-Rosen-Bohm Gedanken experiment – A New Violation of Bell Inequalities // Physical Review Letters. 1982. V. 49. № 2. P. 91–94. PRL Bell ADR.

16. Тэлбот M. Голографическая Вселенная: перев. с англ. Москва: ИД «София», 2004. 368 с.

17. Козырев Н.А. Причинная или несимметричная механика в линейном приближении. Пулково, 1958. 41 с.

18. Кузьмин A.M. Периодическо-ритмические явления в минералогии и геологии. Томск: Изд-во STT, 2019. 336 с.

19. Панин В.Е., Гринзев Ю.В., Данилов В.И., Зуев Л.В. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. 254 с.

20. Попсулин С. Русский ученый из Гарварда осуществил прорыв в пространстве квантового компьютера // Издание о высоких технологиях. 2012. 6 июля.

21. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. Москва: Наука, 1982. 104 с.

22. Чепижный К.И. Новое в минералогии (теория минералогии). Ленинград: Наука, 1988. 146 с.

23. Мананков А.В. Физико-химические основы наноструктурной минералогии в получении современных материалов // Вестник Томского государственного архитектурностроительного университета. 2012. № 2. С. 120–136.

24. Manankov A.V., Vladimirov Y.M., Strakhov B.S. Mechanism for structure formation and nonequilibrium glass crystallization model (a review) // Glass and ceramic. 2015. № 1 (January) P. 3–10. DOI: 10.1007.s10717-015-9710-x.

25. Свидетельство № 92355 на товарный знак «СИКАМ» – новый 19 класс камней – искусственные, строительные и конструкционные строительные материалы неметаллические: приоритет 07.02.1990.

26. Мананков А.В., Горюхин E.Я., Локтюшин А.А. Волластонитовые, пироксеновые и другие материалы из промышленных отходов и недефицитного природного сырья. Томск: Изд-во ТГУ, 2002. 168 с.

27. Патент № 2687014 Российская Федерация, МПК C03B 1/00 (2006.01) Способ приготовления метасиликатной ситалловой шихты: № 2018116526 заявл. 03.05.2018: опубл. 06.05.2019 / Мананков А.В., Владимиров В.М., Гасанова Э.Р. 10 с.

28. Loktyushin А.А., Manankov A.V. Mineral structure in holographic model of substance // Структура и эволюция минерального мира. Сыктывкар, 1997. С. 35–37.

29. Manankov A.V., Vladimirov V.M. On the mechanism and thermodynamic modeling of metasilicate glass ceramics crystallization // Glass and ceramic. 2016. № 6 (June). P. 3–7. DOI: 10.1007/s10717-016-9856-1.

30. Шубина Ю.С., Страхов Б.С., Мананков A.В. Геодинамика арктического шельфа и эманация метана из газогидратов // Материалы IX Всероссийской научной конференции с международным участием им. проф. М.К. Коровина. Томск: ТПУ, 2016. С. 10–19.

31. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. Москва: Стройиздат, 1979. 340 с.

32. Вернадский Б.И. Научная мысль как планетное явление. Москва: Наука, 1991. 271с.

33. Авторское свидетельство № 1737965. Способ получения пористого остеклованного блока: заявл. 14.08.1989: опубл. 15.01.1993 / Мананков А.В., Локтюшин А.А. Бюл. № 13. 3

34. Патент № 2525076 Российская Федерация, МПК C03B 19/08 (2006.01), C03C 11/00 (2006.01). Способ и устройство для изготовления пористого остеклованного блока: № 2013127553/03: заявл. 17.06.2013: опубл. 10.08.2014 / Мананков А.В., Карауш С.А. 17 с.

35. Патент № 2582152 Российская Федерация, МПК C03B 19/08 (2006.01). Способ изготовления пористой стеклокерамики (варианты): № 2015115361/03: заявл. 23.04.2015: опубл. 20.04.2016 / Мананков А.В. 10 с.