67. Відділ водневого матеріалознавства та вуглецевих наноструктур

Лабораторії

67.01. Композиційні матеріали спеціального призначення

Основні напрямки наукової діяльності

Фуллеренова тематика

Відділ №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» ІПМ НАНУ є єдиним підрозділом в Національній академії наук України, який займається синтезом, екстракцією та ідентифікацією фуллеренів. Також відділ №67 це єдина структура в Україні, яка синтезує фуллерени, ендофуллерени та їх похідні в грамових кількостях.

З метою популяризації та розвитку досліджень відділ №67 забезпечує фуллеренами на безоплатній основі відділи ІПМ НАНУ, наукові та комерційні структури України, а також дослідників з Швейцарії, Румунії, Казахстану та Азербайджану.Таким чином, відділ №67 є ключем до замку українських нанотехнологій, так як весь світ говорить про те, що наноструктурні дослідження це в першу чергу наука про фуллерени та графени.

Накопичувачі водню

Відділом №67 спроектовано та виготовлено понад 20-ти модифікацій накопичувачів водню які використовуються в різних організаціях, три модифікації металогідридних водневих пальників для плавлення та різання дорогоцінних металів. Крім того, спроектовано та розроблено випробувальний стенд для атестації ємностей високого тиску, які використовуються для виготовлення накопичувачів водню. Відділ забезпечує накопичувачами водню наукові та комерційні структури України.

Відділ №67 має свою унікальну технологію створення накопичувачів водню, завдяки чому відділ на багато років випередив подібних виробників і навіть дослідників даної тематики.

Плазмові технології

У Відділі №67 ІПМ НАН України розроблено технологію виробництва устаткування для дослідження процесів взаємодії матеріалів обшивки гіперзвукових літальних апаратів, а також першої стінки ядерних реакторів з плазмою заданого хімічного складу при температурах до 2000^оС. До складу дослідницької лабораторії входить комплекс плазмохімічнихих установок:

1. Мікроваги в плазмі (Т = до 1500^оС, чутливість ваг 1 мікрограм) Установка дозволяє вивчати зміну маси зразку гравіметричним методом при його перебуванні в плазмі заданого хімічного складу при зміні температури, тиску та ступеня іонізації газу.

2. Плазмохімічна установка з променистим нагріванням зразку (Т = до 1200^оС). Установка дозволяє вивчати вплив променистого нагріву зразку до 1200^оС на морфологію поверхні, структурний та фазовий склад зразку при його перебуванні в плазмі заданого хімічного складу при зміні температури, тиску та ступеня іонізації газу. На установці вивчали термостійкість захисних плиток космолета "Буран".

3. Плазмохімічна установка з конвективним нагріванням для дослідження взаємодії матеріалу (великих компактних зразків) з плазмою заданого хімічного складу (Т = до 1500^оС). Установка дозволяє вивчати зміну маси великих компактних зразків, морфологію поверхні, структурний та фазовий склад при їх знаходженні в плазмі заданого хімічного складу при зміні температури, тиску та ступеня іонізації газу.

Такі технології дозволяють вивчати особливості поведінки обшивки літаків, ракет, супутників і т.д. в умовах гіперзвукового прискорення в плазмі різного хімічного складу атмосфери. Також стає можливим вивчення процесів взаємодії іоносферного середовища на різні матеріали обшивок літальних апаратів навіть якщо вони рухаються на понадзвуковій швидкості, що є достатньо значнимвнеском для розвитку повітряно-космічних сил будь-якої країни.

Фізико-математичні дослідження

Відділ №67 займається: теоретичними дослідженнями структур і властивостей металів, сплавів, інтерметалідів та інших сполук і вивчає різні фазові перетворення типу порядок - безлад в кристалах з багатьма (більше 20) складними структурами, досліджує різного типу впорядкування: атомне, магнітне (феро і антіферо-), надпровідне, зарядове, дипольне, деформаційне, в тому числі ближнє впорядкування, а також фазове розшарування. Вивчено такі властивості кристалів, як розчинність компонентів, конфігураційна теплоємність, діелектрична проникність, пружна податливість, модулі деформації, діелектричний, деформаційний, магнітний гістерезис.

Вперше були виконані комплексні дослідження порядків в кристалах з різною фізичною природою. До цього впорядкування вивчалося згідно літературних джерел тільки для атомів і їх магнітних моментів. Також розроблена статистична термодинамічна теорія атомного впорядкування і фізичних властивостей сплавів різних структур.

Дослідження проводилися в рамках школи академіка А. А. Смирнова, розроблялися теорії фазових перетворень в твердих тілах, вивчалися їхні механічні, молекулярні, теплові, електричні, магнітні, дипольні, еластичні та багато інших властивостей. Проводилися порівняння результатів теоретичних розрахунків з літературними та експериментальними даними.

Потрібно відзначити, що в роботах відділу №67 присутній глибокий аналіз не тільки атомарних кристалів різних кубічних і гексагональних структур, але також молекулярних кристалів з геометрично складними гратками. Також, крім розробки теорій атомного та магнітного упорядкування, досліджувалися і спінове, зарядове, дипольне, деформаційне упорядкування, вивчалися не тільки діа-, пара-, ферромагнетики, але ще і фероелектрики та фероеластики.

Наукові праці та діяльність

Науковим керівником відділу №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» ще з 1994 року був і залишається Д. В. Щур. Дмитро Вікторович завжди любив створювати щось нове у відділі №67, завжди був ініціатором створення ряду громадських організацій і навіть науково-дослідних інститутів. У 1992 році Інститут Водневої і Сонячної Енергетики (IHSE) був створений спільно з лідерами наукової громадськості. Після цього був створений цілий ряд громадських організації через кожні п"ять років: у 2004 році- Асоціація Водневої Енергетики в Україні (AHEU); в 2009 році Асоціації «Карбон» в Україні; в 2014 році Всесвітня Асоціація Енергетичних Технологій (WAET).

У 1995 році Відділу №67 «Водневе матеріалознавство і Вуглецеві Наноструктури» один з авторів єдиного державного стандарту України з водневої енергетики: ТСТУ-3027-95 «Воднева енергетика терміни та їх значення», Держстандарт України Наказ №62 від 28.02.95. Держстандарт «Воднева енергетика / Терміни та визначення» (ДСТУ-3027-95) почав діяти з 1 січня 1996 року та приблизно містить 23-и сторінки без урахування змін. Автори цього стандарту (В.І. Савченко, В.А. Барахтян, В.В. Соловей, Ю.Ф. Шмалько, Д.В. Щур, С.Є. Пітулько, М.В. Лотоцький, В.І. Колосов, Л.І. Герман, Б.В. Борц) були одні з перших, хто піднімав водневу енергетику в Україні.

Співробітники відділу №67 ІПМ НАНУ складали основу оргкомітету Міжнародних конференцій «Водневе матеріалознавство та хімія вуглецевих наноматеріалів» (International Conference Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials (ICHMS)), що проходили на Україні раз на два роки, починаючи з 1987 року. У 2019р. активно проводиться підготовка наступної конференції серії ICHMS, яка відбудеться у вересні місяці в місті Одесі.

У 2010 році колектив відділу №67 провів Міжнародну конференцію NATO Science for Peace and Security Series «Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems» ( «Вуглецеві наноматеріали в чистих енергетичних водневих системах»).

Під час проведення цих конференції (починаючи з 1993 року) співробітниками відділу редагується і видається англійською та російською мовами збірник тез конференції, обсяг якого в деяких випадках перевищував 1200 сторінок.

Відділ №67 написав розділи і глави в ряді енциклопедій таких, як в Енциклопедичному словнику «Физика твердого тела» м. Київ у видавництві «Наукова думка» (1998), «Неорганическое материаловедение» видавництво «Наукова думка» ( 2008 року) і в енциклопедію UNESCO глава «CARBON NANOSTRUCTURED MATERIALS - I-II» обсягом 123 сторінки англійською мовою (2017 р.).

Відділ №67 ІПМ НАНУ регулярно публікує і доповнює інформацією періодичну таблицю Д.І. Менделєєва, яка дає уявлення про те, з якими елементами і яким чином взаємодіє даний елемент. Тобто таблиця являє собою короткий енциклопедичний довідник. Випуски таких таблиць здійснюються кожні два роки: 2003 год, 2005 рік, 2007 рік, 2018 год.

У 2018 році спільно з американськими вченими підготовлена і видана розширена версія таблиці. Періодична система хімічних елементів Менделєєва доповнена даними, які дозволяють використовувати її в якості енциклопедичного довідника. На додаток до стандартних даних, надаються також дані про сполуки водню, що утворюються кожним елементом. Кожна клітинка в таблиці містить великий обсяг інформації, отриманої з аналізу багатьох довідників і монографій. Періодичну таблицю в паперовому виконанні можна придбати в Міжнародній Асоціації Водневої Енергетики (IAHE), також існує електронний варіант Періодичної системи хімічних елементів Менделєєва. Крім того, інформацію про неї можна знайти на сайті IAHE в розділі «Рекомендовані книги».

Також Відділ №67 отримав ряд українських і міжнародних патентів в області Водневої енергетики та вуглецевих наноструктур:

• У 2016 році - «Спосіб гідрогенізації наноструктурованих вуглецевих матеріалів і установка для його здійснення» (Республіка Казахстан);
• У 2011 році - «Композиційні матеріали» i20110070 (Азербайджан);
• У 2007 році - «Пофарбований папір і спосіб його виготовлення (варіанти)» (Україна);
• У 2006 році - «Спосіб отримання чистих нанодисперсних порошків металів і сплавів» (Україна);
• У 2005 році - «Фільтрувальний сорбувальний папероподібний матеріал, переважно папір. uapatents.com (15.06.2005);
• У 2005 році - «Спосіб виготовлення паперу» (Україна);
• У 2004 році - «Спосіб виділення фулеренів з фуллеренсодержащей сажі» (Україна);
• У 2003 році - «Спосіб виготовлення гидридного електрода металогідридних хімічних джерел струму» (Україна);
• У 2002 році - «Спосіб отримання фулеренів з розчинів в толуолі» (Україна).

З перших днів існування відділу №67 його колектив активно займається видавничою діяльністю. Під редакцією співробітників відділу видавалися спецвипуски «Міжнародного журналу Воднева енергетика» (США) («International Journal of Hydrogen Energy»: 1995 - V.20, N5; 1996- V.21, N11 / 12; 1997- V.22, N; 1999 -V.24, N 2 / 3; 200 V.26, N5; 2011- V.36, N1). С. Ю. Загінайченко з 1997 року була введена до складу редколегії цього журналу. Крім того, Щур Д. В. та Загінайченко С. Ю. були запрошені в 1998 році до редколегії Міжнародного журналу «New materials for electrochemical systems» (Канада).

Під редакцією співробітників відділу №67, починаючи з 2002 року, підготовлено та опубліковано у видавництві «Kluwer» Голландія, в науковій серії NATO Science for Peace шість спецвипусків:

«Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides»;

«Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials» - 2002 р №71 (500 стор.), 2002 р. №82 (300 стор.), 2004 р.№172 (680 стор.);

«Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems » - 2007,2008р. №1 (910 стор.), 2011 р. №1 (573 стор.).

Починаючи з 2000 року підготовлено до друку і видано дев"ять монографій:

• «Фуллерены - основа материалов будущего» Трефілов В. І., Щур Д. В. та ін. (2001);
• «Водород и твердофазные превращения в металлах, сплавах и фуллеритах» Матисіна З. А. , Щур Д. В. (2002);
• «Дефекты структуры кристаллов» Матисіна З. А., Загинайченко С. Ю. (2003);
• «Физические явления и свойства поверхности кристаллов» Матисіна З. А., Загинайченко С.Ю. Щур Д. В. (2004);
• «Порядки различного типа в кристаллах и фазовые превращения в углеродных материала» Матысина З.А. ,Загинайченко С.Ю., Щур Д.В. (2005);
• «Растворимость примесей в металлах, сплавах, интерметаллидах, фуллеритах» Матысина З.А., Загинайченко С.Ю., Щур Д.В. (2006);
• «Атомные, фуллереновые и другие молекулярные фазы внедрения» Матысина З.А., Щур Д.В., Загинайченко С.Ю. (2012);
• «Статистическая теория фуллеритов и особенности их практического использования» Загинайченко С.Ю., Матысина З.А., Щур Д.В., Джавадов Н.Ф. (2016);
• «Водород в кристаллах» Матисіна З. А., Загинайченко С.Ю. Щур Д.В., Veziroglu T. N., Veziroglu A., Золотаренко Ан. Д., Золотаренко Ал. Д. та ін. , частина якої була висунута на здобуття Нобелівської премії з хімії (2017).
• «Особенности взаимодействия водорода с металлами, сплавами и соединениями» (Features of the Interaction of Hydrogen with Metals, Alloys and Compounds) Загінайченко С. Ю., Щур Д. В., Veziroglu T.N. Veziroglu A., монографія готується до друку англійською мовою (2020).

Монографія «Фуллерены — основа материалов будущего» стала практично підручником з наноструктурних вуглецевих матеріалів. Нею з однаковим успіхом користуються як викладачі (академік В.В. Скороход та ін.) університетів, так і студенти - неофіти, які освоюють нові напрямки в матеріалознавстві вуглецевих наноматеріалів. В даний час ця книга перекладається на іспанську, азербайджанську та грузинську мови.

У 2006 році колектив відділу №67 приділив велику увагу перекладу книги «Сонячно-воднева енергетика. Сила, яка здатна врятувати Землю»з англійської на українську мову. Ця книга в 2006 році була першою україномовною книгою, яка дала змогу заповнити нестачу знань в області сонячної і водневої енергетики в першу чергу на території України.

Архів відділу №67 налічує понад 600 наукових публікацій різними мовами.

У 2019 індекс Хірша відділу №67 досягав 28, а статистика цитування 2375.

Міжнародний авторитет:

На сьогоднішній день відділ має 4 іноземних аспіранта (Румунія, Казахстан і Азербайджан), не враховуючи бажаючих аспірантів з Індії та Ірану.

Нагороди та подяки

Успіхи дослідників відділу №67 неодноразово були відзначені призами, медалями, грамотами та дипломами різних міжнародних конференцій і форумів, співробітники відділу багаторазово були відзначені подяками за досягнуті успіхи в рішенні наукових проблем і творчий підхід при проведенні досліджень в рамках країни і за її межами, а також співробітники відділу багаторазово нагороджувалися почесними грамотами за видання книг.

У 1994 році рішенням Національного Космічного Агентства України та Федерації Космонавтики України за закриті дослідження в області водневої плазми відділ №67 був нагороджений медалями імені академіка М. К. Янгеля.

У 1995 році рішенням Національного Космічного Агентства України та Федерації Космонавтики України також за закриті роботи по розробці двигуна по корекції траекторіі мікросупутника та водневого двигуна відділ №67 був нагороджений медалями імені видатного вченого Ю. В. Кондратюка.

У 2004 році на V Обласному Міжвузівському конкурсі на «Краще наукове, навчальне, навчально-методичне та художньо-публіцистичне видання» відділу №67 ІПМ НАН України була вручена грамота від Фонду соціального захисту, підтримки і допомоги вченим України та членам їх родин за книгу «Дефекты структуры кристаллов», яка зайняла I місце в номінації «Монография ».

У 2004 році співробітники відділу №67 відзначені грамотою від академіка Скорохода В. В. за досягнуті успіхи в рішенні наукових проблем і творчий підхід при проведенні досліджень в області водневого матеріалознавства і наноструктурного вуглецю.

У 2006 році беручи участь в VI Міжвузівському конкурсі на «Краще наукове, навчальне, навчально-методичне та художньо-публіцистичне видання» відділ №67 отримав перше місце в номінації «Монография» за дві монографії («Порядки различного типа в кристаллах и фазовые превращения» и «Физические явления и свойства поверхности кристалла»).

Щороку в період з 2006 по 2012 рік відділ №67 ІПМ НАНУ нагороджувався грамотою від ректора Дніпропетровського Національного Університету імені Олеся Гончара за плідну наукову діяльність і вагомий внесок у підготовку кваліфікованих фахівців.

У 2007 році вагомий науковий технологічний і організаційний внесок в діяльність Міжнародного Водневого Енергетичного Конгресу (IHEC) лабораторією №67 ІПМ НАНУ було відзначено сертифікатами організаційного комітету.

У 2009 році відділ №67 ІПМ НАНУ був відзначений дипломом від проф.доктора Бейджан Ібрагімоглу (Анадолу, Центр Плазмових Технологій, Туреччина) за внесок у розвиток досліджень в області відновлюваної енергії.

У 2014 році два науково-дослідницькі стажування в Ecole Polytechnique Federate de Lausanne (Лозанна, Швейцарія) в рамках «наукового співробітництва між Східною Європою та Швейцарією» принесли відділу №67 ІПМ НАНУ двох докторів філософських наук (Анатолій Д. Золотаренко та Олександр Д. Золотаренко, і в 2015 році дозволили брати участь представникам відділу в конкурсі на премію Reaxys PhD Prize 2015 року «Краща дисертація року» (Гонконг) в рамках всесвітнього конкурсу Reaxys PhD Prize Symposium.

У 2014 році співробітники відділу №67 відзначені почесною грамотою від академіка Скорохода В.В. за значні досягнення в науково-дослідній діяльності та особистий творчий підхід до вирішення наукових питань в області водневого матеріалознавства і наноструктурного вуглецю,та за активну громадську діяльність, а також на честь 20-річчя відділу №67.

У 2015 році дві науково-дослідні дисертації відділу №67 ІПМ НАН України стали Лауреатами Премії Кабінету Міністрів України за особливі досягнення молоді у розбудові України.

У 2017 році відзначена грамотою науково-теоретична група відділу №67 колективом Інституту металофізики імені Г. В. Курдюмова НАН України за вагомий внесок у розвиток вітчизняної науки і за авторитет серед наукової спільноти завдяки натхненню в поєднанні зі щоденною наполегливою працею.

У 2018 році відділ №67 був відзначений ювілейною почесною грамотою від академіка Патона Б.Є. за досягнення у вирішенні наукових і науково-технічних проблем, впровадження розробок в народне господарство і практику соціально-культурного будівництва, підготовку і виховання кадрів, активну участь у громадському житті та самовіддану сумлінну працю.

У 2019 особовий склад відділу №67 відзначений почесною грамотою академіком Солоніним Ю. М. за досягнуті успіхи в рішенні наукових проблем і творчий підхід при проведенні досліджень в області водневого матеріалознавства і наноструктурного вуглецю, а також за активну участь у громадському житті та в честь 25-ої річниці відділу №67 Інституту проблем матеріалознавства Національної Академії Наук України.

Структура

Перелік науково-технологічних груп відділу:

• дуговий синтез фуллеренвмісткої сажі;
• екстракція та поділ фуллеренів;
• синтез наноструктурних матеріалів методами піролізу вуглеводнів і диспропорціонування СО;
• синтез вуглецевих наноструктур і композитів в рідкій фазі;
• синтез ендофуллеренвмісткої сажі.

Перелік науково-дослідних груп відділу:

• дослідження емісійних властивостей катодів на основі наноструктурного вуглецю;
• дослідження електрохімічних властивостей розчинів фулеренів;
• фізичні методи аналізу;
• механохімічна активація і диспергування матеріалів;
• дослідження процесів взаємодії фуллеренів з целюлозою;
• дослідження воднеємності матеріалів;
• термоаналіз вуглецевих наноструктур;
• дослідження матеріалів для паливних елементів.

Науково-теоретична група відділу:

• фізико-математичні методи дослідження твердих тіл.

Перелік допоміжних груп відділу №67 ІПМ НАН України:

• конструкторське бюро;
• комп"ютерна обробка експериментальних даних;
• науково-технічна інформації та патентознавство.

Історія

Лабораторія №67 ІПМ НАН України була створена на підставі наказу директора Інституту академіка В.І.Трефилова від 9 грудня 1994 року як технологічна лабораторія. Потім рішенням Вченої ради ІПМ і Президії Академії лабораторія була затверджена як науковий підрозділ ІПМ НАН України. Наказ про зарахування Щура Дмитра Вікторовича на посаду завідувача лабораторією в результаті відкритого конкурсу датований 9.12.1994р. Штат співробітників лабораторії на той момент (1994 р.) становив 17 осіб.

Формування наукової тематики та організація дослідницької роботи у новоствореній науковій лабораторії здійснювалися за безпосередньої участі В.І.Трефілова, який завжди був активним провідником нових ідей, підтримував найсміливіші починання, і брався за постановку та рішення складних науково-технічних проблем.

Основним завданням створеної лабораторії була організація досліджень в області водневої енергетики: вивчення проблем перетворення сонячної енергії в енергію водню, його акумулювання, безпечне зберігання і транспортування. У той час наноструктурний вуглець і композити на його основі розглядалися як високоємні сховища водню. І з цієї причини великі зусилля співробітників лабораторії були спрямовані на вдосконалення методів синтезу та вивчення властивостей цих матеріалів.

У 2004 році (до 10-річчя лабораторії) штат ії співробітників складав 59 осіб. З них - 17 наукових співробітників, в тому числі 1 - доктор фізико-математичних наук і 9 кандидатів наук, 29 інженерів, 12 техніків і 1 висококваліфікований робітник.

21.01.2008 року в результаті наказу №16 «Про трансформацію в структурі ІПМ НАНУ» лабораторія №67 «Дослідження процесів і систем водневого та геліоводневого перетворення енергії» була перейменована в відділ №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури». З того часу в результаті відкритого конкурсу Дмитро Вікторович Щур зайняв посаду завідувача відділу №67 і продовжив очолювати творчий колектив співробітників колишньої лабораторії.

У 2014 році ( до 20-річчя лабораторії №67) в ній налічувалося 9 докторів філософії (Ph.Dr.) і двоє професорів.

Протягом усього життя відділу №67 ІПМ НАН України під керівництвом Дмитра Вікторовича Щура відбувається омолодження і без того молодого колективу. У 2019, як і в 2003 році, 33% складу відділу становила молодь у віці до 35 років. Відділ №67 складається з – 17 груп. З них 9 наукових, 5 науково-технологічних та 3 допоміжних групи.

Всі лабораторії відділу №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» оснащені унікальним дослідницьким обладнанням, виготовленим співробітниками відділу і існуючим в єдиному екземплярі.

Науково-дослідний шлях

Протягом усього періоду існування відділу №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури», тобто протягом 25 років науковими співробітниками виконувалися не тільки бюджетні теми відомчого замовлення та цільові теми, а й роботи за контрактами для Національного космічного агентства України, для Управління критичних технологій України, для Міністерства науки України, КБ «Південного», Науково-технологічного центру в Україні. Результатом цієї плідної співпраці були успішно реалізовані не тільки проекти країн СНД, а й проекти світового рівня. В результаті відділ №67 був відзначений різними дипломами та медалями.

Уже в ранні роки колектив відділу брав участь в програмі нанотехнологій, проводив спільні дослідження з індійськими, американськими, канадськими, турецькими, польськими, корейськими, грузинськими, азербайджанськими, білоруськими та російськими вченими. Протягом багатьох років спільно з співробітниками відділу в дослідженнях вуглецевих наноматеріалів брав участь всесвітньовідомий вчений інституту В. Б. Чорногоренко. За його ініціативи і з його допомогою було розпочато роботу по систематизації наукової інформації, що стосується синтезу і фізико-хімічних властивостей вуглецевих нанооб’єктів. Біля витоків цієї діяльності також стояла М. М. Антонова. Створення величезної бази даних дозволило зробити узагальнюючі висновки з різних напрямків досліджень вуглецевих матеріалів і заклало основу в написанні першої в цьому напрямку російськомовної монографії «Фуллерени - основа материалов будущего».

У 1999 році в зв’язку з початком в Україні наукових досліджень в області наноструктурного вуглецю та підписанням Російсько-української програми «Фулерены и атомные кластеры», академік В. І. Трефілов, як керівник цієї програми, поклав на відділ №67 обов’язки з підготовки та проведення заходів організаційного характеру. В. І. Трефілов надавав великого значення постановці задач і розширенню досліджень в цій області. Наказ про організацію цих досліджень в ІПМ НАНУ був їм написаний власноруч. В ході підготовки програми було зібрано понад 80 проектів від 42 наукових організацій України. На базі відділу було придбано, модернізовано та введено в експлуатацію обладнання по синтезу фуллеренів і вуглецевих наноструктур, яке забезпечило учасників програми об’єктами дослідження. Однак вихід у відставку уряду В. А. Ющенко і смерть В.І.Трефілова завадили реалізувати заплановане, і перспективні напрацювання в цій галузі залишилися незатребувані, а проекти- нереалізовані.

В даний час відділ №67 є дослідницьким центром, який проводить на практиці навчання студентів ВУЗів і ознайомлення їх з особливостями технологічного процесу синтезу об’єктів досі незнаного світу фуллеренів і наноструктурного вуглецю. Вчені відділу №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» співпрацюють з дослідниками з багатьох країн світу: США, Канади, Англії ,Польщі, Тайваню, Японії, Китаю , Індії, Азербайджану, Грузії, Узбекистану , Туреччини, Німеччини , Франції, Болгарії , Таджикистану , Білорусії , Росії, Аргентини , Мексики, Бразилії , Австралії, Голландії, Греції та інших держав.

Науковим співробітникам відділу довелося зустрічатися і обговорювати різні проблеми з такими всесвітньовідомими вченими в області водневої енергетики і водневого матеріалознавства як: Prof. Garry Sandrock (USA), Prof. Alfred C. Switendick (USA), Prof. T. Nejat Veziroglu (USA), Prof. Bogdan Baranowski (Poland), Prof. Louis Schlapbach (Switzerland), Prof. S. Suda (Japan), проф. Олексієм Туполєвим (Росія) та ін; з вченими в області нанотехнологій і вуглецевих наноструктур: Prof. Joop Schoonman (Netherlands), Prof. Fredericks Baker (USA), Prof. Mildreds Dresselhaus (USA), Prof. Peter A. Thrower (USA), нобелівським лауреатом, який відкрив фулерени Prof. Harry W. Kroto (UK), з вченим, який передбачив можливість існування фуллереновой молекули C₆₀ Prof. Eiji Osawa (Japan), всесвітньовідомим експериментатором Prof. Wolfgang Kratschemer (Germany), завдяки якому сотні тисяч дослідників отримали можливість синтезувати і досліджувати в грамових кількостях фуллерени та фуллереноподібні матеріали, академіком Ю. А.Осіпьяном (Росія) і багатьма іншими.

Відділ №67 ІПМ НАНУ є організатором Міжнародних Конференцій:

• З 1987 рік по 2003 рік Міжнародні конференції «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов» (International Conference Hydrogen Materials Science & Chemistry of Metal Hydrides (ICHMS)), проводилися в Україні;
• З 2003 року Міжнародні конференції «Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов» (International Conference Hydrogen Materials Science Chemistry of Carbon Nanomaterials (ICHMS)), що проводиться раз на два роки в Україні;
• У 2010 році Міжнародна конференція НАТО Science «Carbon Nanomaterials in Clean-Energy Hydrogen Systems» («Углеродные наноматериалы в чистих енергетических водородных системах»);
• З 2019 року Міжнародна конференція «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов и углеродных наноматериалов» (International Conference Hydrogen Materials Science (ICHMS’2019)).

Відділ №67 ІПМ НАНУ був ініціатором створення ряду громадських організацій:

• У 1992 році Інститут Водневої і Сонячної Енергетики (IHSE);
• У 2004 році Асоціація Водневої Енергетики в Україні (AHEU);
• У 2009 році Асоціації «Карбон» в Україні;
• У 2014 році Всесвітня Асоціація Енергетичних Технологій (WAET).

З 1994 року Відділ №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» бере участь в роботі редколегії міжнародних журналів:

• International Journal «New Materials for Electrochemical Systems» (Канада);
• International Journal of Hydrogen Energy (США).

Відділ №67 ІПМ НАНУ з 2002 року редактор 6-ти збірок The NATO Science for Peace:

• «Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides»;
• «Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials»;
• «Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems».

Під редакцією співробітників відділу видавалися спецвипуски Міжнародного журналу «Воднева енергетика» (International Journal of Hydrogen Energy) в Сполучених Штатах Америки:

• International Journal of Hydrogen Energy 1995 V.20, N5;
• International Journal of Hydrogen Energy 1996 V.21, N11/12;
• International Journal of Hydrogen Energy 1997 V.22, N;
• International Journal of Hydrogen Energy 1999 V.24, N 2/3;
• International Journal of Hydrogen Energy 2001 V.26, N5;
• International Journal of Hydrogen Energy 2011 V.36, N1.

Видання глав в енциклопедіях:

• У 1998 році розділ «Самосогласованное Поле» в енциклопедичному словнику «Фізика Твердого Тіла» м. Київ у видавництві «Наукова Думка»;
• У 2008 році опубліковано два розділи в енциклопедії «Неорганическое материаловедение» м. Київ у видавництві «Наукова Думка»;
• У 2017 році в енциклопедії UNESCO опубліковані 2 глави «CARBON NANOSTRUCTURED MATERIALS - I».

Публікація доповненого варіанту періодичної таблиці Д.І. Менделєєва дає уявлення про те, з якими елементами і яким чином взаємодіє даний елемент. Тобто таблиця являє собою стислий, коротко викладений енциклопедичний довідник. Вона оновлюється раз на два роки починаючи з 2003 року, 2005 року, 2007 року, 2018 року.

Відділ №67 ІПМ НАНУ організував науково-дослідні стажування:

• У 2011 році річне стажування в Плазмохімічному Центрі (Анкара, Туреччина),
• У 2014 році два науково-дослідні стажування в «Ecole Polytechnique Federate de Lausanne» (Лозанна, Швейцарія) в рамках «наукового співробітництва між Східною Європою та Швейцарією», в наслідок якого були захищені дві дисертації доктора філософських наук (Ph.Dr.). Ці науково-дослідницькі роботи в 2015 році увійшли до 45 найкращих робіт усього світу в рамках всесвітнього конкурсу Reaxys Ph.D. Prize Symposium, після чого автори цих робіт (Анатолій Д. Золотаренко та Олександр Д. Золотаренко) були запрошені для участі в конкурсі на премію Reaxys Ph.D. Prize 2015 року в Гонконзі.

Відділ №67 ІПМ НАНУ отримав ряд українських і міжнародних патентів в області Водневої енергетики та вуглецевих наноструктур. Публікації відділу №67 налічують понад 600 наукових статей на різних мовах (в тому числі 9 монографій опублікованих з 2000 року).

У 2019 відділ №67 мав індекс Хірша – 28, а статистика цитування – 2375.

Відділ №67 ІПМ НАНУ двічі нагороджувався за рішенням Національного Космічного Агентства України та Федерації Космонавтики України медалями ім. академіка М.К. Янгеля та медалями імені видатного всесвітньо відомого вченого Ю.В. Кондратюка.

Співробітники відділу багаторазово були відзначені подяками за досягнуті успіхи в рішенні наукових проблем й творчий підхід при проведенні досліджень в рамках країни та навіть світового масштабу. Співробітники багаторазово нагороджувалися почесними грамотами за видання книг.

Вуглецеві Наноструктури

Останніх 20 років відділ №67 «Водневе матеріалознавство та вуглецеві наноструктури» ІПМ НАНУ займається вивченням та синтезом різних нових вуглецевих наноструктур.

Сьогодні відділ №67 ІПМ НАНУ має 6-ть відпрацьованих передових методів синтезу вуглецьвмістких наноструктур (піроліз, плазмохімічний метод в газі та плазмохімічний метод в рідині, міханохімічний метод, плазмохімічний у ВЧ розряді, електрохімічний метод). Підтвердження цьому є понад 700 публікацій.

Відділом №67 ІПМ НАНУ розроблено більше 5-ти методів синтезу графенів (дуговий синтез в газовій фазі, дуговий синтез в рідкій фазі, механохімічна активація графіту, ультразвукавая обробка графіту, плазмохімічне осадження вуглецю з газової фази). Зараз проводиться відпрацювання технології синтезу графену кожним з цих методів.

В теперішній час відділом №67 ІПМ НАНУ проводиться створення науково-дослідної лабораторії виготовлення компактних виробів методом 3D-друку при використанні вуглецевих наноструктур. На базі лабораторії відбувається співробітництво з виробником власних 3D-принтерів та лідером в галузі 3D-друку в Україні, США та в Європі - компанії «КВАМБІО».

Не менш важливі розробки відділом №67 ІПМ НАНУ в галузі синтезу вуглецевих наноструктур лежать в створенні наноструктурных композитів, де металева нанорозмірна частинка вкрита вуглецевою наноструктурною плівкою, що захищає її від хімічної взаємодії з будь яким агресивним середовищем. Створення нанокомпозитів дозволить зробити крок до створення нових матеріалів таких, як різні покриття, що чутливі до електромагнітних випромінювань різної довжини хвиль. А це, в свою чергу, створення нового матеріалу, який буде захищати від різних видів випромінювання.

Принцип створення таких композитів дозволить надати продуктам синтезу різні механічні, електричні, магнітні та інші фізико-хімічні властивості, тим самим зробивши їх "Матеріалом нового покоління", що збільшує здатність їх до різноманітного призначення.

Унікальні методи синтезу вуглецевих наноструктур у відділі №67 ІПМ НАНУ:

І - метод випаровування графіту в газовій фазі (He) електродуговим (ARC) методом при різних тисках. Це обладнання існує тільки в розпорядженні відділ №67 ІПМ НАНУ.

II - метод випаровування графіту в рідкому середовищі різного хімічного складу і при різних температурах. Електродуговий метод синтезу в рідкій фазі був розроблений вченими відділу №67 ІПМ НАНУ. Електродуговий метод синтезу в рідкій фазі вперше доповідався на конференції “Carbon” в США в 2000 році. Цей метод синтезу дозволяє завдяки швидкому проведенню процесу (1•10^–10, 1•10^–14секунди) отримувати вуглецеві наноструктури, що містять тільки 5-6мас.% домішок аморфного вуглецю і не мають в своєму об’ємі каталізатора.

III - метод піролізу вуглеводнів для синтезу вуглецевих наноструктур в реакторі з горизонтальною і вертикальною орієнтацією. Модифікації піролізної печі з вертикальною подачею газу також розроблені співробітниками відділу №67 ІПМ НАНУ.

IV - інші низько ефективні методи синтезу.

ПЕРЕЛІК ЕКСКЛЮЗИВНИХ АНАЛІТИЧНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ВІДДІЛУ №67 ІПМ НАНУ:

• 1. Спектрофотометричний метод аналізу;
• 2. Термогравіметричний аналіз речовин;
• 3. Аналіз водородоемкості матеріалів;
• 4. Гідрування матеріалів та їх аналіз;
• 5. Аналіз матеріалів для створення паливних елементів;
• 6. Термогравіметричний плазмохімічний аналіз;
• 7. Механохимическая активація, як аналіз;
• 8. Аналіз електрохімічних властивостей;
• 9. Аналіз емісійних властивостей катодів;
• 10. Аналіз матеріалу для синтезу наноструктур;
• 11. Аналіз матеріалу, придатного для синтезу фуллеренів;
• 12. Аналіз продукту на вміст фуллеренів;
• 13. Аналіз матеріалу для синтезу ендофуллеренов;
• 14. Аналіз на вміст эндофуллеренов;
• 15. Аналіз матеріалів, придатних для синтезу вищих і нижчих фуллеренів;
• 16. Аналіз продуктів на утримання вищих і нижчих фуллеренів;
• 17. Фізико-математичний аналіз твердих тіл;
• 18. Аналіз твердості;
• 19. Аналіз поляризаційною мікроскопією;
• 20. Аналіз матеріалу для 3D-друку;
• 21. Аналіз матеріалу для його модифікації;
• 22. Аналіз прекурсора на можливість синтезу екзофуллеренів;
• 23. Аналіз на вміст екзофуллеренов.

Як з нами зв’язатися:

Відділ №67 «Водородное матеріалознавство і Вуглецеві Наноструктури» Інституту проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича (відділ №67 ІПМ НАНУ)

Україна, 03142, м.Київ, вул. Кржіжановського 3, а / я 195.
Завідувач відділом Дмитро Вікторович Щур (з 1994 року по теперішній час):
Телефон / Факс: 38 (044)-205-79-36.
Email: dmitry.schur@gmail.com

Организаційний комітет відділа №67:

Телефон: 38 (098)-50-60-057
Факс: 38 (044)-205-79-36
Email: org@lab67.kiev.ua; a.d.zolotarenko@gmail.com

Співробітники

Публікації

2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 >> 1997 Всі Довідник