ВСЕ О КОМПОЗИЦИОННЫХ
ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ
Композиционные твердые электролиты — особый класс материалов, обладающих повышенной ионной проводимостью, механической прочностью и термической устойчивостью, что позволяет использовать их в различных электрохимических устройствах.
Л. Юдина, «НВС»
Объектом пристального внимания эти электролиты стали совсем недавно — в конце прошлого столетия. И хотя механизмы физико-химических процессов, протекающих в этих системах, до конца не поняты, к настоящему времени накоплен достаточно объемный материал, который позволяет сделать первые выводы и обобщения.
В Сибирском отделении РАН одним из первых композиционными твердыми электролитами начал заниматься Н. Ф. Уваров, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии, известный специалист в области ионики твердого тела.
Результаты исследований ученого представлены в солидной книге издательства СО РАН «Композиционные твердые электролиты», которая заняла первое место среди монографий химического профиля РАН за 2008 год.
Работа — первая отечественная монография, посвященная комплексному анализу физико-химических свойств композитов, попытка найти ответы на многие встающие перед исследователями вопросы, связанные с выяснением механизма ионного транспорта и другими свойствами композиционных твердых электролитов.
— Николай Фавстович, давно ли вы подступились к данной области?
— Еще обучаясь в НГУ, в 1979 году. Ионика твердого тела привлекла меня на 5-м курсе ФЕНа, когда я проходил студенческую практику под руководством талантливого ученого Эрнеста Фарраховича Хайретдинова в лаборатории, возглавляемой членом-корреспондентом РАН (ныне академиком) Владимиром Вячеславовичем Болдыревым. С тех пор я и работаю в институте, ныне именуемом Институтом химии твердого тела и механохимии СО РАН.
— Основа монографии — ваша докторская диссертация?
— Только основа. Защитил докторскую в 1998 году, она посвящалась нанокомпозитным твердым электролитам. Нанокомпозиты — особая область композиционных твердых электролитов, с которыми связывают прорыв в науке и технике. Естественно, за прошедшие после защиты годы наработан новый интересный материал.
— Заготовки для последующих монографий?
— Конечно, к таким обобщениям в виде полноценной печатной продукции стремится каждый исследователь.
— И к тому, наверное, чтобы так зримо и красочно представить результаты!
— Здесь немалая заслуга издательства СО РАН, редакторов Фриды Христиановны Сагалаевой и Веры Ивановны Смирновой.
— Вы отметили, что наиболее интересные, с большим потенциалом практического применения объекты — нанокомпозиты. Ваши разработки уже встраиваются в хозяйственные системы или пока только «примеряются»?
— Как мы с вами выяснили, исследования в данной области начаты сравнительно недавно, и пока лишь только обозначены области, где нанокомпозиты могут найти применение. Нанокомпозиты — это новая форма вещества, которая существует только в наноразмерном состоянии. Это один из ярких примеров материалов с необычными свойствами, обладающими нетривиальными характеристиками.
Но, чтобы начать активно их использовать, прежде следует понять причины их стабильности и разработать способы стабилизации в каждом конкретном случае.
Нам, например, удалось выяснить, что при определенных условиях нанокомпозиты образуются самопроизвольно. Это означает, например, что не нужно диспергировать и перемешивать компоненты.
— А что в этом случае требуется?
— Главное — подобрать компоненты с необходимыми свойствами и задать правильные стартовые условия.
— Какая из задач сформулирована на данном этапе как основная?
— Основная задача ионики твердого тела, на мой взгляд, сейчас перейти к созданию конкретных наноустройств на основе композиционных твердых электролитов. Для этого придется использовать нанотехнологии, как это произошло в свое время с наноэлектроникой.
Исторически сложилось так, что первые электрические устройства и приборы были основаны на электрохимии и ионных процессах; можно сказать, что XIX век был веком ионики. Со временем ионику постепенно вытеснила электроника, и двадцатый век, особенно его последние годы, стал веком электроники.
Сегодня ионика снова привлекает внимание ученых, что связано с необходимостью создания мощных и экономичных химических источников тока, новых систем преобразования и накопления энергии и т.д.
Кроме того, современные тенденции таковы, что на смену обычным, крупногабаритным устройствам приходят микро- и наноустройства. К примеру, электроника стремительно переходит от микроэлектронных систем к наноэлектронным. То же самое будет и в ионике: вместо обычных материалов и устройств в будущем начнут использоваться нанокомпозиты, нанобатареи, наноаккумуляторы, наносенсоры и т.д.
— Николай Фавстович, получается, что в лаборатории неравновесных твердофазных систем у вас свое направление?
— Группа занимается ионикой твердого тела и, в частности, композиционными твердыми электролитами. В группе подрастает новое поколение «ионщиков-твердотельщиков».
— И еще вопрос. Удалось ли вашей группе предложить что-то новое, свое, чего нет у коллег в стране, за рубежом?
— Мы разработали новые подходы к синтезу композиционных твердых электролитов различных типов, предложили механизмы ионного переноса в этих системах. В этих областях группа держит лидерство в России и имеет большой авторитет за рубежом. В ближайшее время планируется защита еще одной докторской диссертации по композиционным электролитам. Ее представит Валентина Георгиевна Пономарева — известный специалист в области протонных электролитов.
— Встраиваетесь в интеграционные проекты со своей тематикой?
— Мы активно участвуем в интеграционных проектах, имеем гранты РФФИ по темам, связанным с созданием новых функциональных наноматериалов, исследованием механизмов ионного переноса, разработкой топливных элементов. Фундаментальные исследования веществ, находящихся в наносостоянии — одна из основных наших задач на сегодня. Плодотворно работаем с коллегами из многих институтов Сибирского отделения, уральцами, дальневосточниками, мы всегда рады новым контактам.
Фото В. Новикова
стр. 10
| 
