25. Відділ фізико-хімії і технології тугоплавких оксидів

Завідувач відділу

Дуднік Олена Вікторівна

старший науковий співробітник, доктор хімічних наук
o.dudnik@ipms.kyiv.ua
+380(44)205-79-61

Лабораторії

25.01. Лабораторія фізико-хімії силікатних систем та технології базальтових волокон

Основні напрямки наукової діяльності

Дослідження фазових рівноваг у високотемпературних оксидних системах, які включають оксиди гафнію, цирконію, алюмінію, титану, рідкісноземельних та інших металів.
Мікроструктурне проектування на їх основі композитів комплексного хімічного складу, що характеризуються підвищеними міцністю, вязкістю руйнування та фазовою стабільністю.

Найкращі результати

Розроблено низку методів для вивченні оксидних систем вищої вогнетривкості (до 3000°С), в тому числі з використанням енергії Сонця.

Вперше досліджено фазові рівноваги у дво- та трикомпонентних системах, до складу яких увійшли тугоплавкі оксиди елементів II-VI груп періодичної системи. Побудовано понад 70 подвійних та 50 потрійних діаграм стану, що увійшли в міжнародні довідники з оксидних систем. Вивчені системи є науковою основою для цілеспрямованого створення термостійких та конструкційних оксидних матеріалів, інструментальної кераміки.

2017 рік

ВИВЧЕННЯ ФАЗОВИХ СПІВВІДНОШЕНЬ І ВЛАСТИВОСТЕЙ УТВОРЮВАНИХ ФАЗ В БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ТУГОПЛАВКИХ ОКСИДНИХ СИСТЕМАХ Al₂O₃–ZrO₂–NiO І Al₂O₃–TiO₂–Y₂O₃ ТА СТВОРЕННЯ НАУКОВИХ ОСНОВ РОЗРОБКИ НОВИХ ВИСОКОТЕХНОЛОГІЧНИХ КЕРАМІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ КОНСТРУКЦІЙНОГО ТА МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Вперше комбінованим методом гідротермального синтезу/механічного змішування одержано нанодисперсні порошки системи ZrO₂-Y₂O₃-CeO₂-Al₂O₃-СоО з низьким вмістом СоО. Визначені закономірності зміни властивостей одержаних порошків при термічній обробці в інтервалі 400-1300⁰С дозволяють прогнозувати особливості фазових перетворень та утворення мікроструктури високотехнологічних композитів на основі ZrO₂, забарвлених у синій колір та стійких до процесу низькотемпературної деградації властивостей.

Результати досліджень є науковою основою для мікроструктурного проектування кольорових високотехнологічних трансформаційно-зміцнених композитів на основі ZrО₂ для заміни декоративних металевих матеріалів, створення ріжучого інструменту різноманітного, у тому числі медичного, призначення і ювелірній промисловості (В.В.Цукренко, М.С.Глабай, О.В.Дуднік, О.К.Рубан, В.П.Редько).

2016 рік

ВИВЧЕННЯ ФАЗОВИХ СПІВВІДНОШЕНЬ І ВЛАСТИВОСТЕЙ УТВОРЮВАНИХ ФАЗ В БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ТУГОПЛАВКИХ ОКСИДНИХ СИСТЕМАХ Al₂O₃–ZrO₂–NiO і Al₂O₃–TiO₂–Y₂O₃ ТА СТВОРЕННЯ НАУКОВИХ ОСНОВ РОЗРОБКИ НОВИХ ВИСОКОТЕХНОЛОГІЧНИХ КЕРАМІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ КОНСТРУКЦІЙНОГО ТА МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Вперше гідротермальним методом у лужному середовищі та комбінованим методом гідротермального синтезу/механічного змішування одержано нанокристалічні порошки на основі ZrO₂ системи ZrO₂-Y₂O₃-CeO₂-Al₂O₃-СоО. Знайдено зниження температури фазових переходів метастабільних модифікацій F-ZrO₂→T-ZrO₂ та спікання композиційних нанокристалічних порошків. Встановлено, що СоAl₂O₄, що утворюється в процесі одержання матеріалів, не знижує стабільність композитів на основі ZrO₂ до низькотемпературної деградації властивостей. Результати досліджень є фізико-хімічним підґрунтям для мікроструктурного проектування високотехнологічних трансформаційно-зміцнених композитів на основі ZrO₂ різноманітного призначення, у тому числі і кольорових, з підвищеною стійкістю до процесу старіння (В.В. Цукренко, О.В.Дуднік, В.П. Редько, О.К. Рубан).

Опубліковані тези

1. Глабай М. С. Ізотермічний переріз діаграми стану системи ZrO2–Al2O3–NiO / М.С. Глабай, С.М. Лакиза, М.М. Бричевський (від. № 25, ІПМ НАНУ), О.В. Дуднік // Міжнародна науково-технічна конференція «Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості», м. Харьків, Україна, 11-12 травня 2016. С. 37-38.

2. Глабай М.С. Диаграмма состояния системы ZrO₂–NiO / М.С. Глабай, С.Н. Лакиза, Е.В. Дудник, В.П. Редько // V-а Міжнародна Самсонівська конференція “Материаловедение тугоплавких соединений и композитов”, м. Київ, Україна, 24–25 травня 2016 . С. 17.

3. Глабай М. С. Синтез і властивості нанокристалічних порошків складу 90 ваг. % ZrO₂ (3 Y₂O₃, 2 CeO₂) – 10 ваг %Al₂O₃, легованих CoAl₂O₄/ М.С. Глабай, В.П. Редько, В.В. Цукренко, О.К. Рубан, О.В. Дуднік // Збірник тез V Наукової конференції НАНСИС–2016, м. Київ, Україна, 1-2 грудня 2016. C. 86.

4. Дудник Е.В. Нанокристаллические оксидные порошки для микроструктурного проектирования материалов / Е.В. Дудник, С.Н. Лакиза, В.В. Цукренко, Я.С. Тищенко, А.К. Рубан, В.П. Редько // Збірник тез V Наукової конференції НАНСИС–2016, м. Київ, Україна, 1-2 грудня 2016. C. 35.

5. Копань А. Р. Термодинамические характеристики Gd₂Hf₂O₇ в интервале 80-300 К / А. Р. Копань (отд. № 16, ИПМ НАНУ), Н. П. Горбачук (отд. № 16, ИПМ НАНУ), С. Н. Лакиза, Я. С. Тищенко // Тези 9-ї Міжнародної конференції «Матеріали та покриття в екстремальних умовах: дослідження, застосування, екологічно чистих технологій виробництва та утилізації виробів», м. Київ, Україна, серпень 2016. – С. 84.

6. Макудера А.О. Ізотермічний переріз діаграми стану системи Al₂O₃–ZrO₂–Sc₂O₃ при 1400 °С А.О. Макудера, С.М. Лакиза, О.В. Дуднік// Міжнародна науково-технічна конференція «Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості», м. Харьків, Україна, 11-12 травня 2016. С. 35-36.

7. Марек І.О. Властивості нанокристалічних порошків системи ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂ після гідротермального синтезу / І.О. Марек, О.К. Рубан, В.П. Редько, О.В. Дуднік // Міжнародна науково-технічна конференція «Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості», м. Харьків, Україна, 11-12 травня 2016. С. 38-39.

8. Марек И.О. «Гидротермальные порошки системы ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂». / И.О. Марек, О.К. Рубан, В.П. Редько, О.В. Дудник // V-а Міжнародна Самсонівська конференція “Материаловедение тугоплавких соединений и композитов ”, м. Київ, Україна, 24–25 травня 2016. С. 20.

9. Марек І.О. Нанокристалічні порошки на основі ZrO₂ для виготовлення композитів, стійких до процесу старіння / І.О. Марек, О.К. Рубан, В.П. Редько, О.В. Дуднік // V-а Наукова конференція «Нанорозмірні системи: будова, властивості, технології» НАНСИС-2016, м. Київ, Україна, 1-2 грудня 2016. С. 93.

10. Смирнова-Замкова М.Ю. Фізико-хімічні властивості нанокристалічного порошку на основі Al₂O₃. / Смирнова-Замкова М.Ю., Рубан О.К., Редько В.П., Дуднік О.В // Міжнародна науково-технічна конференція «Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості», м. Харьків, Україна, 11-12 травня 2016. С.32-33.

11. Смирнова-Замкова М.Ю., Рубан О.К., Редько В.П., Дуднік О.В. / Свойства порошков ZTA, полученных комбинированным метод / V-а Міжнародна Самсонівська конференція “Материаловедение тугоплавких соединений и композитов ”, м. Київ, Україна, 24–25 травня 2016. С. 21.

12. Смирнова-Замкова М.Ю. Властивості нанокристалічного порошку складу (мас.%) 90%Al₂O₃ – 10% ZrO₂, одержаного методом гідротермального синтезу / механічного змішування. / М.Ю. Смирнова-Замкова, В.П. Редько, О.К. Рубан, О.В.Дуднік // V-а Наукова конференція «Нанорозмірні системи: будова, властивості, технології» НАНСИС-2016, м. Київ, Україна, 1-2 грудня 2016. С. 94.

13. Тищенко Я.С. Ізотермічні перерізи діаграми стану системи Al₂O₃-TiO₂-Y₂O₃ при 1400 та 1550 °С / Я.С. Тищенко, С.М. Лакиза, В.П. Редько, O.В. Дуднiк // Міжнародна науково-технічна конференція «Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості», м. Харьків, Україна, 11-12 травня 2016. С. 40-41.

14. Тищенко Я.С. Ізотермічний переріз діаграми стану системи Al₂O₃–TiO₂–Gd₂O₃ при 1400 °С / Я.С. Тищенко, С.М. Лакиза, О.В. Дуднік // Тези 9-ї Міжнародної конференції «Матеріали та покриття в екстремальних умовах: дослідження, застосування, екологічно чистих технологій виробництва та утилізації виробів», м. Київ, Україна, серпень 2016. – С. 34.

15. Lakiza S.M. Crystallization of binary and ternary eutectics. Theory and experimental results / S.M. Lakiza, V.I. Mazur (Інженерно-фізичний факультет, НТУУ «КПІ») // V Directionally Solidified Eutectic Ceramics, Warsaw, Poland, 3-7 April, 2016. P. 51.

16. Tyschenko J. Phase diagrams of the Al₂O₃–TiO₂–Ln₂O₃ (Ln=La, Gd, Er та Y) systems as the basis for creating new structural and functional eutectic ceramics. / J. Tyschenko, S.M. Lakiza, E.V. Dudnik // V Directionally Solidified Eutectic Ceramics, Warsaw, Poland, 3-7 April, 2016. P. 68.

17. Tyshchenko Ia. S. Isothermal section of the Al₂O₃-TiO₂-Er₂O₃ phase diagram at 1400 °C. / Ia. S. Tyshchenko, S.M. Lakiza, E.V. Dudnik: // XIII International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv,Ukraine, 25-29 September, 2016. P. 47.

Міжнародне наукове та науково-технічне співробітництво

Стажування молодого ученого, наукового співробітника, Цукренко Вікторії Василівни в Університеті Фрайбергу (Фрайберг, Німеччина) з 1 березня по 31 травня 2016 року. Проведено вимірювання теплоємності сполуки ZrTiO₄ та встановлено фазові рівноваги у системі ZrO₂-TiO₂-MgO.