НЕОЖИДАННЫЙ ЭФФЕКТ
Подготовила Л.Юдина.
Область научных интересов доктора химических наук Н.Уварова из
Института химии твердого тела и механохимии СО РАН -- изучение
твердых электролитов. Защищенная им полтора года тому назад
докторская диссертация была посвящена исследованию ионной
проводимости нанокомпозитов -- теме, как говорят коллеги,
"горячей", обещающей интересные выходы.
-- Николай Фавстович, пожалуйста, обрисуйте суть проблемы.
-- Нанокомпозиты -- объект, чрезвычайно интересный
в научном плане. В чем прелесть композиционных твердых
электролитов? Объясняю популярно: берем два изолятора, смешиваем
их, и получаем прекрасный ионный проводник. Эффект объясняется
тем, что на границе ионного кристалла и оксида возникает область
межфазного контакта, которая обогащена дефектами и обладает
высокой ионной проводимостью. Нам удалось синтезировать не только
композиты, но и нанокомпозиты, причем в некоторых системах
нанокомпозиты образуются самопроизвольно при спекании. Обычно
спекание приводит к укрупнению кристаллитов. Нами было
обнаружено, что при определенных условиях наблюдается
противоположное явление: самодиспергирование ионной соли в
композите.
-- Неожиданный эффект?
-- С первого взгляда, да. Хотя это вполне нормальный
термодинамический эффект, он обусловлен межфазным поверхностным
взаимодействием компонентов в композите. Для того, чтобы он
наблюдался, необходимо обеспечить это взаимодействие подбором
систем, обработкой поверхности, и т.д. Одним словом, в этой
области работы -- непочатый край. Пока мы находимся на начальной
стадии.
Метод самодиспергирования -- когда одно вещество
"расплывается" по поверхности другого, дает возможность получать
нанокомпозиты с уникальными свойствами, стабилизировать
высокотемпературные фазы, увеличить проводимость. Можно даже
перевести вещество в необычное состояние.
-- И какое же вещество может вдруг стать "необычным"?
-- Например, аморфное иодистое серебро можно получить только в
нанокомпозите. Никаким другим способом его "добыть" не удается.
Иными словами, речь идет об уникальном препаративном методе
получения новых материалов с новыми свойствами -- нанокомпозитов
различного назначения.
-- Вы рассчитываете на то, что они пригодятся и будут
использованы где-то помимо лаборатории?
-- Конечно, нам бы хотелось, имея метод, применить его на
практике.
-- И как быстро продвигаетесь к намеченной цели?
-- Например, в последнее время мы заинтересовались материалами
для литиевых аккумуляторов.
Поскольку область наших исследований -- химия твердого тела,
то твердотельные электрохимические устройства представляют для
нас живой интерес. Мы уже двадцать лет работаем с твердыми
электролитами и ищем области их применения. В большинстве батарей
используются жидкие электролиты. Но в некоторых условиях,
например, при высоких температурах, давлениях или механических
нагрузках их применение невозможно из соображений техники
безопасности. Вот тут-то и необходимы электролиты твердые,
которые по своим проводящим свойствам приближаются к жидким.
Поэтому и разрабатывают литиевые батареи, работающие с
твердыми электролитами.
-- В чем еще преимущества литиевых батарей?
-- В следующем столетии, безусловно, литиевые батареи заменят
свинцовые. Их достоинства очевидны: в три раза возрастает
мощность, увеличивается срок службы. Недаром на Западе и в Японии
в разработку литиевых аккумуляторов вкладываются сотни миллионов
долларов. Уже начат промышленный выпуск литиевых аккумуляторов с
полимерным электролитом для портативных приборов. Масштабы
впечатляют: к примеру, одна только компания Asahi&Toshiba Battery
Co. планирует выпуск батареек повышенной мощности в количестве
3--5 млн штук в месяц для мобильных телефонов и ноутбуков! Вовсю
развиваются работы по созданию аккумуляторов для электромобилей,
в настоящее время к этим работам подключились все ведущие
автомобилестроительные фирмы мира. В некоторых штатах приняты
специальные законы, обязывающие автомобилестроителей выпускать
автомобили, не дающие выброса выхлопных газов (zero-emission
vehicles), поэтому компании вынуждены тратить деньги на
производство электромобилей. В настоящее время созданы модельные
образцы электромобилей, работающих на литиевых аккумуляторах.
Например, на выставке Los Angeles Auto Show в 1998 году новый
электромобиль компании Ниссан прошел 120 миль со скоростью 75
миль в час без подзарядки. В общем, сейчас в мире литиевыми
батареями занялись всерьез. На всех конференциях по электрохимии
и ионике твердого тела половина докладов посвящена прямо или
косвенно этой проблеме. Наши доклады по этой теме с удовольствием
принимают на всех конференциях.
-- Удалось сделать что-то существенное?
-- Определенные успехи есть: например, разработан
механохимический способ синтеза катодных материалов для литиевых
батарей, ведутся исследования разрядных характеристик модельных
ячеек. Есть задумки по созданию новых материалов, например, для
твердотельных батарей. Мы здорово отстали в этом направлении и
заскочить в уходящий поезд тяжело.
-- Есть ли условия для осуществления задуманного?
-- К большому сожалению, недостаточные. По данной проблеме
работает небольшая группа энтузиастов. К тому же, чтобы работать
с литием, нужны специальные условия и много всего другого.
Руководство института делает все возможное, чтобы по мере сил нам
помочь.
-- Вы отметили интерес к вашим работам зарубежных коллег. А к
себе они вас работать не приглашают?
-- Конечно, приглашают. Но знаете, сейчас все реже возникает
желание ехать в длительные зарубежные командировки.
-- Что так?
-- Это становится необоюдовыгодным: раньше было интересно
обменяться идеями, посмотреть, что нового появилось у зарубежных
коллег. Сейчас их интересы сместились в практическую сторону и
как-то не особо много новых идей, во всяком случае в нашей
области -- все новое можно достаточно легко "отследить" по
Интернету или по материалам конференций. Тем более, пробудешь
долго на чужой земле -- здесь многое потеряешь. Считал и считаю,
что науку надо делать в родных стенах, а не работать на чужого
дядю. У нас хорошая наука, сильные люди, яркие личности. Не
хочется отрываться от своего родного коллектива, к которому
привязан со студенческой скамьи. Я считаю, что в нашем институте
есть условия для того, чтобы заниматься настоящей наукой.
стр.
|