О лаборатории

Кадровый состав лаборатории:

• 1 доктор наук,
• 2 кандидата наук,
• 1 аспирант,
• 6 магистрантов,
• 1 магистр.

Подробнее о лаборатории можно узнать в разделе Структурные подразделения.

Основные направления деятельности:

1. Композиционные материалы функционального назначения на основе термопластов.
2. Функциональные материалы с заданной газопроницаемостью.
3. Керамические материалы на основе карбидов кремния и силицированного графита.
4. Углеродные композиты на основе пеков, углеродных волокон.
5. Графитовые материалы для энергосберегающих технологий.

Области применения разработок

Формирование основы для прикладных НИОКР в области создания технологий и оборудования для получения и испытаний новых композиционных мембран и уплотнительных материалов, что является основной задачей поддерживаемого технологического проекта «Расширение номенклатуры и масштабирование производства уплотнительных материалов» проводимого ООО «Тензограф» в рамках НОЦ «Тулатех».

Композиционные мембраны на основе оксида графена, устойчивые к перепадам давления для систем осушения газов.

Новые уплотнительные материалы на основе терморасширенного графита и на основе волокон в полимерной матрице.

Экспериментальные исследования зависимостей газопроницаемости материалов от условий получения, эксплуатации, воздействия уплотняемых сред и изменения газопроницаемости во времени.

Теоретические фундаментальные исследования газопроницаемости уплотнительных материалов.

Основные публикации

• Волгин В.М., Потапов А.А., Калиш П.Э., Морозов А.О., Малахо А.П. Анализ утечек газа во фланцевом соединении с прокладкой из графитовой фольги // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула. ТулГУ. 2021. Вып.11. С.568-575.
  DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-568-575
  
  Проведен теоретический анализ утечек газа через прокладку из графитовой фольги герметизирующей неподвижное фланцевое соединение. В качестве математической модели использованы уравнения переноса в пористых средах, учитывающие зависимость проницаемости от давления. Получены аналитические выражения для утечки газа для моделей проницаемости первого и второго порядков. На основании результатов экспериментальных данных определены значения коэффициентов модельных уравнений проницаемости. Установлено, что модель второго порядка адекватно описывает зависимость утечки от внутреннего давления газа при различных давления сжатия прокладки.
• Малахо А.П., Юрков А.Л., Пылаев А.Е., Авдеев В.В. Материалы на основе терморасширенного графита в металлургической промышленности // Новые огнеупоры. 2022. №1. С.18-21.
  ISSN 1683-4518
  
  Рассмотрены особенности использования материалов на основе терморасширенного графита в качестве барьерных материалов в электрических ваннах. Проанализированы опыт промышленного применения графитовой фольги в качестве барьерного слоя для защиты футеровки электролизера, а также преиму¬щества и недостатки графитовой фольги в этом применении. Предложено направление в улучшении свойств барьерных материалов с применением антиокислительной пропитки.
• Malakho A.P., Yurkov A.L., Pylaev A.E., Avdeev V.V. Materials Based on Thermally Expanded Graphite in the Metallurgical Industry // Refractories and Industrial Ceramics. 2022. V.63(1). P.20–23.
  DOI: 10.1007/s11148-022-00674-0
  
  Features of utilizing materials based upon thermally expanded graphite (TEG) as barrier materials in electric baths are considered in the article. Experience of industrial application of a graphite foil barrier layer for protecting the refractory part of reduction cells, and advantages and disadvantages of a graphite foil barrier material are analyzed. An area for improving the properties of the barrier materials with the help of antioxidation impregnation is proposed.
• Yurkov A.L., Malakho A.P., Ivanov A.V., Chernova E.A., Belogorlov A.A., Avdeev V.V. Studying the porosity of graphite foil with different densities: pore space model and gas permeability // Journal of Materials Science, 2022. V.57. P.21156–21171.
  DOI: 10.1007/s10853-022-07677-9
  
  The study is aimed to deepen the understanding of the interrelation between density, open and closed porosity as well as gas permeability of compressed graphite foils with a density ranging from 0.5 to 1.8 g/cm^3 designed especially for sealing applications. The pore structure of the graphite foil samples is experimentally measured by several complementary methods: low-temperature N2 adsorption, method of saturation with liquids (hydrostatic weighting), mercury porosimetry, and helium leak detection for gas permeability measurement.
   A comparative study of the porosity obtained by mercury porosimetry and by saturation with water and isopropanol, made it possible to propose a reliable express method for determining and controlling the porosity of dense graphite foil. It was found that the characteristic pore size and open porosity of graphite foil decreases with increasing its density from 0.5 to 1.8 g/cm^3 leading to a decrease in helium gas permeability of the foils. An average capillary diameter, the number of capillaries and their effective cross-sectional area was calculated on the basis of the dependence of helium gas permeability on foil density and gas pressure. The obtained data were applied for describing the pore structure of the graphite foils with low density and explanation of their low gas permeability.
• Калиш П.Э. Применение аддитивных технологий при изготовлении оснастки для литья композитов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула. ТулГУ. 2022. Вып.12. С.589-594.
  DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-589-595
  
  Проведен анализ методов изготовления литьевых форм и рассмотрены аддитивные технологии их изготовления. В работе выполнено экспериментальное исследование 3D-печати и гальванопластики для изготовления литьевой оснастки. В результате были определены параметры 3D-печати и гальванического осаждения меди.
• Chernova E.A., Gurianov K.E., Brotsman V.A., Valeev R.G., Kapitanova O.O., Berekchiian M.V., Lukashin A.V. Comparative study of transport properties of membranes based on graphene oxide prepared by Brodie and improved Hummers’methods // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2023. V.14(2). P.272–278.
  DOI: 10.17586/2220-8054-2023-14-2-272-278
  
  A comparative study of transport characteristics of composite membranes based on graphene oxide prepared by Hummers’ (H-GO) and Brodie (B-GO) methods is presented. By using Raman and XPS spectroscopy combined with gas and vapor measurements at non-zero pressure drop, it is shown that the difference in preparation methods results not only in different composition and microstructure of the membranes, but also in different water vapor permeability and resistance towards pressure drops during membrane performance. The H-GO samples are found to be more defective and stronger oxidized with C/O ratio of 1.8, whereas B-GO revealed a total C/O ratio of 2.6 with more perfect microstructure. The higher oxidation degree of H-GO membranes allows one to achieve higher water vapor permeability (up to ∼170 Barrer at 100 % humidity) but dramatically lower stability towards pressure revealing the irreversible loss in permeability up to 46 % during the application of pressure drop of 1 bar. In contrast, B-GO membranes show slightly lower permeability (∼140 Barrer at 100 % humidity) but enhanced pressure stability revealing the irreversible permeability loss of only 4 % at pressure drop of 1 bar which is about 10-fold smaller compared to H-GO stability. This could be explained by the difference in microstructural features of the H-GO and B-GO. Graphene oxide prepared by Hummer’s method has more flexible and defective nanosheets, whereas Brodie’s method gives rise to more rigid nanosheets with more perfect microstructure. The obtained results suggest that it is possible to prepare graphene oxide membranes with high resistance towards pressure using only the composition-microstructure interplay without additional modification with pressure-stabilizing agents.

Контакты

13-ый учебный корпус ТулГУ (г. Тула, пр. Ленина, д. 95а).