CC BY
45
УДК 54.16:54.138
НЕКОТОРЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
© В.И. Вигдорович, Л.Е. Цыганкова, Н.В. Шель
Ключевые слова: методология; наноматериаловедение; теоретические аспекты; прикладные аспекты. Рассмотрены и обобщены некоторые методологические проблемы наноматериаловедения (НМВ), которые авторы делят на теоретические и прикладные. Показаны методологические сложности в развитии этой приоритетной отрасли науки. Сформулированы предмет и объект исследования теоретического и прикладного разделов НМВ, их приоритетные задачи.
Приведены научные результаты, показывающие, что в одних случаях принципиальные физико-химические характеристики вещества меняются в интервале малых эффективных размеров частиц 3-5 нм, в других - напротив, больших (200-500 нм). Постулировано, что нижний и особенно верхний пределы наноинтервала существенно зависят от природы системы. Для малоатомных кластеров характерны эффективные размеры, близкие к нижнему, а в случае кристаллитов металлов и их сплавов - к верхнему пределу наноразмерного интервала или даже превышающие его.
ВВЕДЕНИЕ
Прежде всего, отметим, что, по [1], методология возникла в процессе развития и становления философских знаний. Однако в результате взаимодействия философии и частных наук она вышла за пределы философии, конечно, не потеряв своих первичных постоянных связей [1].
Методология имеет несколько уровней:
- определяющий ее уровень: сама философия в плане выполнения своей методологической функции по отношению к нефилософским отраслям знаний;
- уровень, формирующийся преимущественно в сфере частных естественных и технических наук, включающий общие основополагающие принципы этих наук, определяющий направление научного поиска;
- некоторый промежуточный уровень между философским и «частнонаучным» - называемый общенаучным. Его появление - также результат взаимодействия общественных, естественных и технических наук. Вместе с тем он обусловлен и продолжением интегра-тивных тенденций в самой методологии [1].
По мнению большинства исследователей, в самой общей интерпретации, методология представляет собой учение о методах и принципах познания и преобразования науки и практики. Причем ее преобразовательный вклад наиболее важен в методологии технических наук. Вместе с тем, по [1], исследования, включающие осмысление основных принципиальных методов и достижений науки, являются теоретико-методологическими. Из них вытекает установка проведения исследований не на решение частных задач, выяснение причин отдельных явлений, свойств веществ и взаимоотношений между ними, но изучение процесса или проблемы, в целом [2].
Целью настоящей работы является рассмотрение некоторых методологических вопросов теоретического и прикладного наноматериаловедения.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НСМ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
В дальнейшем будем исходить из того, что методология исследования в области теории и практики нано-материаловедения - форма организации научного познания и научной деятельности, содержащая основные принципы, структуру, задачи и методы научного исследования и оценку достоверности результатов.
Предмер наноматериаловедения - закономерности протекания процессов с участием наноструктуриро-ванных материалов (НСМ) и их характеристические особенности, теоретические аспекты использования НСМ в технологических процессах.
Объект исследования - наноструктурированные материалы и композиты на их основе: получение, свойства, пути практического применения.
Наноматериаловедение (НМВ) - чрезвычайно молодой раздел современной науки, по существу, не вышедший из эмбрионального состояния. На это указывает целый ряд обстоятельств. Для их уточнения сопоставим НМВ с учением о катализе, которое имеет почти двухвековую историю. Но оно, согласно [3], остается все еще очень молодой областью науки, например, в сопоставлении с математикой или физикой. Более того, по [3], оно находится в подготовительном классе и лишь готовится к вступлению на подлинный путь теории катализа.
Что же касается наноматериаловедения, то теоретические представления о физико-химических, физических и химических особенностях наноструктурирован-ных материалов начали развиваться в 1982-1983 гг. [4, 5]. Тогда же появился и сам термин «наноматериалы» и сопутствующие ему понятия - «наноструктурные», «нанофазные», «нанокомпозитные» системы. Методология их исследования, представляемая выше, - процесс обобщения и расширения знаний об этих объектах и путях их использования в технологических процессах. Напомним, что обычно к нанообъектам относят
наноструктурированные частицы с эффективным размером в пределах от 0,5 (1) до 100 нм. Однако часто характеристические особенности вещества проявляются в более узких диапазонах. Так, изменение температуры плавления золота и индия на матрицах размерной природы проявляется, начиная с эффективного размера частиц порядка 5-10 нм [6]. Интересные данные в последнее время получены авторами [7] посредством квантовомеханических расчетов. Суть их в том, что в малоатомных кластерах Сип, Agn, Лип при п = 2-8 с ростом числа составляющих п повышается энергия связи между атомами, причем эта зависимость, начиная с п > 4, носит линейный характер. В исследованном ими интервале п Псв п < исв,„, где исв,„ определяет этот параметр в материнской фазе, под которой понимаем достижение соответствующей характеристикой нано-структурированного вещества величины, соответствующей ему в компактном микро- или макросостоянии. В качестве примера приведем данные для малоатомных кластеров Лип (рис. 1).
На рис. 1 пунктирная линия, параллельная оси абсцисс, соответствует исв,т полученной из данных ЛНиспарения [8, 9]. Посредством экстраполяции данных [7] на исв,„ (точка перегиба А кривой на рис. 1) можно получить состав Лип, при котором энергия межатомной связи в малоатомном кластере равна подобной величине в материнской фазе. Этот состав соответствует Ли21. С учетом эффективных размеров атома золота (порядка 0,29 нм) [10] и структуры наиболее устойчивых его кластеров [7], эффективный размер таких частиц находится в интервале 3-5 нм.
Таким образом, ширина наноинтервала, очевидно, существенно зависит от природы рассматриваемой системы. Не исключено, что в случае нанокристалли-тов металлических сплавов его верхний предел может превышать 100 нм [11]. В подобных материалах изменение кристаллитов структуры до 200-500 нм приводит к резкому изменению вязкости и трещиностойко-сти сталей. Опробована и показана возможность создания элементов наноструктуры в массивных металлургических заготовках, что может позволить в будущем исключить использование дорогостоящих легирующих элементов и сопутствующих их получению экологически не самых чистых процессов и создавать целевые продукты с уникальным набором потребительских свойств [11].
\H29a К'ДЖ.МС.! I,
270. ___^
230- ^^
190"
150" j^J^
НО-
70 \-1-1-1-1-1-i-1-1-1-Г*-
0 2 4 6 К 10 12 14 16 18 20 it. число составляющих кластера
Рис. 1. Зависимость изменения энтальпии диссоциации кластеров Aun от числа их структурных составляющих n (по расчетам [7])
Вместе с этим здесь появляются и первые трудности. Дело в том, что методология наноматериаловеде-ния не может опираться на исходные развитые теоретические положения, т. к. к моменту появления этого раздела материаловедения их просто не существовало. Иначе говоря, теоретические и методологические аспекты проблемы развиваются параллельно и во многом независимо. Мы исходим из того, что методология и чисто теоретические аспекты науки о наноматериалах -это далеко не одно и то же. Это также как, по [1], всякая методология есть теория, но не всякая теория -методология.
Обычно развитие теоретических представлений и прикладных аспектов в той или иной области знаний или более узко, применительно к тем или иным процессам, обусловлено конкретными потребностями практики. И в данном случае этот критерий отчасти был налицо, но только в несколько необычном варианте. Дело в том, что, по существу, вещество в нанодис-персном состоянии было получено и идентифицировано случайно. Никакого конкретного заказа от практики не поступало. И ранее было совершенно ясно, хотя частично и по умолчанию, что между отдельными атомами и молекулами (газ) и твердым конденсированным состоянием вещества находится система в высокодисперсном, наноразмерном состоянии. Иначе говоря, должно существовать некоторое промежуточное состояние, названное наддисперсным. Принципиальная его особенность в следующем. При существовании отдельных атомов и молекул и, возможно, их малочастичных ассоциатов, нестабильных и с высокой частотой меняющих свою структуру, т. е. осциллирующих во времени (идеальные и реальные газы), кооперативное взаимодействие между ними мало, что и обусловливает важнейшие физико-химические свойства газов.
В случае частиц микроразмеров (выше верхнего предела наноструктурированного состояния) энергетический уровень кооперативного взаимодействия практически ничем не отличается от такового массивных образцов. Нанообъекты находятся в некотором промежуточном состоянии, и их физико-химическая характеристика может существенно отличаться при единой материальной природе от свойств веществ, ограничивающих их по размерам сверху (конденсированные микрообъекты) и снизу (газовые системы).
Вначале наночастицы веществ рассматривались многими исследователями (но не [4, 5]) как представляющие только сугубо научный интерес. Так, например, обнаружение фуллеренов (С60, С70 и др.), а затем углеродных нановолокон, нанотрубок, наноусов существенно расширило представления об аллотропии углерода. До этого были известны лишь три его аллотропные модификации - алмаз, графит и а, Р-карбин. Хотя, ради объективности нужно отметить, что и сегодня дискутируется вопрос о нановолокнах и нанотруб-ках как аллотропных видоизменениях углерода [12].
Далее начали выясняться существенные физические особенности наноструктурированных веществ. В том числе резкое возрастание доли границ между кристаллитами приводит к повышению твердости, изменению магнитной восприимчивости, температуры плавления и т. д.
Естественно встал вопрос о возможности практического использования вещества с подобными характеристиками. К сожалению, с этого момента дальнейшее
развитие наноматериаловедения стало диктоваться исключительно потребностями практики. В этом, конечно, нет ничего негативного, но кажущиеся успехи подхватили ничего не понимающие в проблеме и возможных путях их решения досужие журналисты СМИ. Их бессмысленный шум вокруг проблемы наномате-риалов привел к тому, что об этом стали говорить и писать все, кому не лень. И только сегодня этот ненужный шум, лишь мешающий реальному делу, понемногу стихает. Впереди исследователей ждет решение задач чудовищной сложности, т. к. природа легко не делится своими секретами [13, 14].
Одновременно можно сегодня говорить о двух разделах наноматериаловедения со своими специфическими методологическими подвохами:
- теоретическое наноматериаловедение;
- прикладное наноматериаловедение.
У каждого раздела единой отрасли науки, которую часто называют индустрией наносистем, свои задачи.
Задачи первого раздела связаны с обобщением существующих данных и развитием дальнейших теоретических представлений наноматериаловедения, в т. ч.:
- создание общей теории наносостояния вещества;
- создание общей теории структуры и степени ассоциированности кластеров и ее связи с их реакционной способностью;
- разработка теоретических представлений о возможном изменении направления самопроизвольного течения процессов как функции эффективного размера частиц;
- создание термодинамики наноматериалов, учитывающей эффективный размер частиц или уровень структурированности малоаматомных кластеров как одного из важнейших термодинамических параметров.
Задачи прикладного материаловедения существенно другие. В их число, в частности, входят:
- разработка технологий получения нанострукту-рированных материалов различных классов химических соединений и композитов на их основе;
- разработка методов расчетов и конструкций микрореакторов и нанореакторов;
- расчет тепловых и материальных балансов в процессах реализации нанотехнологий, которые могут и должны существенно отличаться от расчетов в микро- и макротехнологических процессах и др.
Но, конечно, оба раздела наноматериаловедения тесно связаны друг с другом. А особенность их взаимодействия и возникновения интеграционных процессов в следующем. Разработка прикладного раздела и ее успехи целиком зависят от уровня теоретической базы, создание которого - задача теоретического наномате-риаловедения, которому требуется преодолеть для этого чудовищные трудности [13]. Средства же вкладываются преимущественно в развитие только второго раздела, который сулит экономический успех и который так ожидают от индустрии наносистем.
Нужно, однако, четко понимать, что пока не будет создана необходимая теоретическая база, никакие на-нотехнологии невозможны. Начинать нужно с решения фундаментальных задач [13, 14], а не частных второстепенных вопросов, что, конечно, существенно дешевле, но не даст желаемого эффекта вообще. Это как при решении химических задач экспериментального характера. Нужно, например, пятнадцать наименований реактивов, а финансирования (даже по минимуму)
хватает только на четырнадцать, и задача решена не будет. А что будет? Пустая неоправданная трата средств. В таком случае вообще лучше реактивы не приобретать. Эффект от приобретения четырнадцати и не приобретения ни одного - один и тот же.
Именно жажда неподготовленных успехов привела к буму вокруг индустрии наносистем, который высмеял покойный академик Ю.Д. Третьяков [15]. Между тем страстным желанием высокопоставленных чиновников, а под их влиянием и руководства РФ является получение быстрого экономического, технологического и экологического эффектов без серьезного систематичного изучения природы явлений. Этому способствуют и исследователи, и горе-исследователи, которые хорошо усвоили, где «дают деньги», но не усвоили, в чем существо научных исследований на принципиально новых направлениях, а часто и просто не хотят этого знать. Дело в том, последнее предполагает, помимо массы тонких теоретически обоснованных экспериментов, еще и детальное систематическое изучение текущей периодической отечественной и зарубежной литературы, а за это сегодня не платят.
В силу этого, как итог сказанного, в развитии прикладного материаловедения преобладает рекламный продукт, обычно заканчивающийся словами: «перспективен», «может быть использован» и т. д. В значительной мере это связано с полным разрушением в стране прикладной науки, задачи которой - разработка новых технологических, в т. ч. и нанотехнологических процессов, но на базе, опять-таки, серьезных теоретических исследований, которые являются задачей академической науки. О реальных путях выхода из этой ситуации мы писали неоднократно [16-18]. И здесь никакие организации типа «Сколково» помочь не в состоянии. С тех пор прошло почти десять лет, но ничего не изменилось в подходах к состоянию науки и промышленности. И та, и другая пока только угасают.
Для их возрождения, достижения хотя бы относительно былого уровня, нужна своя методология. Ее основы детально изложены в [16-18]. Нужны массовые усилия больших коллективов, работающих сразу во многих организациях, но нет на то чиновничьей воли. И развал продолжается.
Особо в связи с поднятием проблем методологии хочется сказать о существующем выделении 10-15 элитных высших учебных заведений, которым поручается войти в соответствующие топ-100, топ-200 и т. д. Это - явный курс на угасание науки в высшей школе, в т. ч. и на угасание науки, напрямую связанной с теоретическим и прикладным наноматериаловедением. В этих, т. н. ведущих, вузах есть и немало откровенно слабых коллективов, практически неизвестных стране. Они также в составе своих топ-вузов получают серьезную финансовую помощь, но сильнее от этого не становятся. Не будем пояснять причины этого - они очевидны.
Напротив, в ведомых вузах есть, как это не странно, ведущие в стране коллективы. Возьмем мощное, вероятно, самое мощное в высшей школе страны направление, связанное с изучением теоретических и прикладных проблем коррозии. Единый коллектив университетов г. Тамбова по научной продукции (статьи, монографии, патенты, публикации в элитных международных журналах), подготовке кадров высшей квалификации (только за последние 10 лет подготовлено 36 кандидатов и докторов наук), по наличию активно и эф-
фективно работающего диссертационного совета по специальности 05.17.03 - Технология электрохимических процессов и защита от коррозии (в нем защищают диссертации соискатели всей страны - от Томска до Калининграда) далеко опередил все подобные коллективы в топ-вузах страны и вузах вообще. Но этот коллектив обречен на отнюдь не медленное угасание, которое уже активно началось. А это означает, что прекратится подготовка коррозионистов высшей квалификации не только в Тамбове, но и в ведущих подобных коллективах РАН (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН), т. к. его молодые кадры аспирантов и даже старших научных сотрудников до 33 лет на 90 % - выпускники Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина).
Это же в серьезной мере касается и подготовки молодых кадров по наноматериаловедению, хотя здесь все не так резко выражено, но достаточно значимо.
Кстати, по решению методологических проблем в этих направлениях науки наша страна существенно отстает от ведущих промышленно развитых государств. Но если в методологических аспектах коррозионной науки, а это и обороноспособность страны, она лишь существенно сдала свои позиции, выбыв из числа некогда ведущих промышленно стран, то в вопросах наноматериаловедения - и никогда не поднималась до таких высот.
Во-первых, «РОСНАНО» не в состоянии что-либо организовать в методологическом плане. И, во-вторых, средства, выделяемые на развитие индустрии наноси-стем, вообще, в переводе на конвертируемую валюту, ничтожны, по сравнению с объемом финансирования этих работ в США, Китае и др. Это только усугубляет отставание в теоретических разработках, прикладных аспектах и материальной базе коллективов, работающих в этом направлении. И лозунгами типа «Индустрия наносистем - приоритетное направление развития науки» дело не поправишь.
Отметим еще ряд методологических проблем. Известно, что фундаментальная наука, ее прорывные направления дают отдачу в виде серьезных, подчас гениальных практических предложений через 30-50 лет. Это естественный срок для решения задач 4-го и 5-го поколений. Более того, многие направления, развиваемые фундаментальной наукой, являются тупиковыми или с большими рисками. Поэтому и ее финансирование, в целом, сопряжено со значительными же рисками. Иначе бы нобелевских лауреатов было бы в десятки раз больше или бы не было вообще, т. к. очень многие проблемы человечества были бы уже решены, и оно с высокой скоростью приближалось к осознанию абсолютной истины.
Однако этого нет на практике, и это диалектически невозможно. Но рискует не только наша страна, рискует в той же мере весь мир. Только чем меньше финансирование, тем больше риск. И, как это ни странно, риск скачкообразно приближается к нулю при полном прекращении финансирования, а страна - в союз государств третьего мира [19].
Прикладное наноматериаловедение, использующее результаты фундаментальных исследований в области индустрии наносистем, даст отдачу через 10 лет, многократно компенсируя затраты и на него, и на теоретическое образование. Но в РФ прикладной науки в виде специализированных НИИ нет и уже не будет. Нужна методология выхода из этой тупиковой ситуации [16-18].
Теоретические вопросы наноматериаловедения разрабатываются сегодня совместно академической и вузовской наукой в очень неблагоприятных финансовых условиях, и реальную отдачу в виде крупных прикладных разработок можно ожидать к 2050-2060 гг. Все остальное только разговоры о ней и попытки получения средств, которые не дают возможности создавать прорывные разработки.
За успехи нанотехнологий сегодня выдаются улучшения негативных характеристик на 15-20 %, когда за рубежом то же и без приставки «нано» выше вдвое или втрое. И это в «псевдонанотехнологиях» обусловлено не наноразмерными эффектами, а вторичными факторами (изменением коэффициента шероховатости поверхности, повышением давления насыщенного пара с изменением размера частиц, капиллярными эффектами и др.). Однако авторы в большинстве случаев связывают их с энергетическими наноразмерными эффектами, ибо на это сегодня можно получить финансирование.
Здесь большую роль играют нравственные аспекты. Дело в том, что отсутствие средств на приобретение современного научного оборудования, а порой и на введение его в работу, ведет к тому, что именно вторичные эффекты исследователи и разработчики выдают за первичные.
Рассмотрим еще один методический аспект организации исследований по наноматериаловедению и организации научной деятельности вообще. Идет речь о системе грантовой поддержки. Она ведет к т. н. роевому распределению финансирования, когда из 40-50 заявок по лоту выигрывают 3-4, иногда - 6. Подобный подход призван заменить уничтоженную в пореформенный период отраслевую науку страны с ее мощной исследовательской и производственной базами, причем сделать это существенно дешевле. Пока же достаточно взглянуть на сегодняшний ГИПХ, г. Санкт-Петербург (сегодня это ГНЦ «Прикладная химия») и сопоставить с тем, что было в 1980-1985 гг., когда авторы публикации, представленной читателю, с этим НИИ активно сотрудничали.
Но финансирование посредством системы грантов -это абсолютно тупиковый путь, не поддающийся планированию развития науки, и правительство это поймет через 10-15 лет, когда обнаружатся мизерные научные и прикладные результаты. А в стране пока все ведущие ученые и готовящиеся в ученые вынуждены писать заявки. Пишут их доктора наук и кандидаты наук, аспиранты и магистранты. Таким образом, оторван от реальной научной работы весь ведущий пласт страны. Причем на 85-90 % пишут впустую, чаще всего пропагандируя свои уже выполненные работы -таковы условия, разработанные чиновниками.
Дело в том, что за установленные на выполнение проектов сроки и представляемые иные условия (об этом необходим особый разговор в рамках методологии науки) ничего существенного сделать нельзя.
На китайский вариант очень резкого увеличения финансирования научных разработок правительство РФ не идет, усиливая лишь финансирование идеологически активных направлений. А это путь в никуда с точки зрения будущего страны. Что же касается выборочного финансирования (гранты, топ-вузы), то это также ни к чему хорошему не приведет. Нельзя финансировать, хотя и формально индустрию наносистем, забывая о химических, металлургических и иных технологиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Урсул А.Д. Философия, методология и интеграция науки // Материалистическая диалектика - методология естественных, общественных и технических наук. М.: Наука, 1983. С. 211-226.
2. Гиренюк Ф.И. Теоретические и методологические проблемы географии // Материалистическая диалектика - методология естественных, общественных и технических наук. М.: Наука, 1983. С. 211 -226.
3. Диалектика развития химии. М.: Наука, 1973. 328 с.
4. Gleiter H., Marguardt P. Nanokristalline Structurenein weg zu nenen Matmalish // Z. Metallkunde. 1984. B. 75. № 4. S. 263-267.
5. Birringe R., Gleiter H., Klein H.-P., Marguardt P. Nanokristalline materials an approach to a novel solid structure with gas-line clisorber? // Physics letters. 1984. V. A102. № 8. Р. 365-369.
6. Сергеев Г.Б. Нанохимия. М.: Изд-во МГУ, 2007. 336 с.
7. Дорошенко А.А., Нечаев И.В., Введенский А.В. Структура и свойства нанокластеров Ме„ IB металлов с n = 2 - 8 // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2013. Т. 18. № 5. С. 2140-2144.
8. Эмели Дж. Элементы М.: Мир, 1993. 256 с.
9. Справочник химика (под ред. Б.П. Никольского). Москва; Ленинград: ГИНТХЛ, 1963. Т. 1. 1072 с.
10. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1981. 632 с.
11. Горынин И.В. Наноструктурированные материалы - прорывное направление развития металлургии // Нанотехнологии нанострук-турированных материалов: труды Междунар. науч.-тех. конф. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского политех. ун-та, 2010. С. 41 -42.
12. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. М.: Физматкнига, 2006. 375 с.
13. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е. Наноматериаловедение - разочарования, теоретический анализ проблемы, реальные перспективы нанотехнологий // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2012. Т. 17. № 4. С. 1152-1158.
14. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Шель Н.В., Осетров А.Ю., Зверева А.А. Углеродные наноматериалы и композиты на их основе // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2012. Т. 18. № 4. С. 1120-1129.
15. Еремин В.В., Плутенко А.Д. Нанотехнологическое образование: проблемы и перспективы // Современные тенденции развития химического образования: фундаментальность и качество / под ред. В.В. Лунина. М., 2009. С. 141-153.
16. Вигдорович В.И. Проблемы отечественной науки и промышленности. Инновационный аспект // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2004. Т. 9. № 2. С. 188-191.
17. Вигдорович В.И. Научные проблемы в отечественной высшей школе Инновационный аспект // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2004. Т. 9. Вып. 3. С. 359-364.
18. Вигдорович В.И. Проблемы отечественной химической науки и промышленности // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2005. № 2. С. 28-31.
19. Киселева С.И. И.И.И. (информация, инновации, инвестиции). М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2011. 160 с.
БЛАГОДАРНОСТИ: Исследование проведено на оборудовании ЦКП «Нанохимия и экология» Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина.
Поступила в редакцию 26 декабря 2013 г.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Shel N.V. SOME METHODOLOGICAL ASPECTS OF THEORY AND PRACTICE OF NANO-STRUCTURAL MATERIALS APPLICATION
Some methodological aspects of nano material application (NMA), which are divided into the theoretical NMA and applied NMA by the authors are considered and generalized. Methodological complexities in the development of this priority branch of science are shown. Subject of scientific research and its object, priority tasks of the theoretical and applied sections of nano material application are formulated.
The scientific results are presented showing the change of the principal physicochemical properties of substance in the range of small effective dimensions of particles (3-5 nm) in one cases, but in other cases in the range of large dimensions (200 -500 nm). It is stated that for small atom clusters the effective sizes near to the low and in case of crystallites of metals and their alloys near to the upper board of nano size interval and even exceeding it are typical.
Key words: methodology; nano material application; theoretical aspects; applied aspects.
Вигдорович Владимир Ильич, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов РАСХН, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, заслуженный деятель науки и техники РФ, е-mail: [email protected]
Vigdorovich Vladimir Ilyich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products of the Russian Academy of Sciences, Tambov, Russian Federation, Doctor of Chemistry, Professor, Main Scientific Worker, Honored Worker of Science and Technology of RF, е-mail: [email protected]
Цыганкова Людмила Евгеньевна, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической и неорганической химии, научный руководитель института естествознания, е-mail: [email protected]
Tsygankova Lyudmila Evgenyevna, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Doctor of Chemistry, Professor of Analytical and Inorganic Chemistry Department, Scientific Head of Natural Science Institute, е-mail: vits21@ mail.ru
Шель Наталья Владимировна, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор химических наук, профессор кафедры «Химия и химические технологии», е-mail: [email protected]
Shel Natalya Vladimirovna, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Chemistry, Professor of "Chemistry and Chemical Technologies" Department, е-mail: [email protected]
