Дисперсные материалы широко применяются в самых различных областях промыш-ленности, науки и медицины. Каждая область применения диктует свои требования к раз-меру и форме частиц порошка, а также к физико-химическим свойствам материала-основы.
Металлические порошковые материалы могут использоваться как напрямую, напри-мер, в технологиях химического синтеза или изготовления фильтров, так и в качестве промежуточного сырья в процессах получения материалов или конечных изделий путём спекания, сварки, а также нанесения покрытий методом осаждения паров, термического распыления или электродуговой металлизации. Особая статья применения порошковых материалов (как металлических так и неметаллических) касается аддитивных технологий. Изделия, изготавливаемые из порошковых материалов, практически не имеют отходов, коэффициент использования материала при такой технологии может приближаться к 100%. Порошки, о которых идёт речь, как правило имеют размеры частиц от субмикронного до субмиллиметрового диапазонов.
Определение размера частиц и их формы, микро-рентгеноструктурный и фазовый анализ частиц являются важнейшими этапами контроля качества производимых или применяемых в производстве порошковых материалов. Кроме того, контроль качества изделий, выполненных с использованием порошковых технологий, а также контроль соответствующих технологических процессов производства, требует определения химического и фазового состава как исходного сырья (порошков), так и законченных изделий, которые часто представляют из себя пористые материалы. Последние, как правило, представляют из себя твердотельную матрицу, содержащую поры, заполненные газом или жидкостью. Пористые материалы чаще всего применяются в качестве фильтров, теплоизоляции, катализаторов, респираторов, топливных элементов, и пр. Современные технологии позволяют создавать пористые материалы, обеспечивающие высокую интенсивность прокачки газовых и жидких сред, задерживая при этом частицы размером от нескольких миллиметров до наноразмерных молекул.
В лабораториях нашего Аналитического центра решаются задачи по определению среднего состава порошков, определению состава индивидуальных частиц, включая распределение концентрации основных и примесных компонентов. Мы проводим определение удельной поверхности и размеров пор различных дисперсных и пористых материалов (катализаторов, сорбентов и т.п.) методом низкотемпературной адсорбции азота. Морфологические и гранулометрический анализ порошковых и дисперсных материалов включает определение степени однородности порошка (дисперсного материала) по размерам и формам частиц в широком диапазоне измерений. Применяемые в нашем Центре методы анализа размера частиц и их формы включают в себя измерения методом (лазерной и) рентгеновской дифракции, седиментации, механическим просеиванием, оптической и электронной микроскопии и пр. Анализ усредненного состава порошковых материалов, как правило, проводится с применением химических и спектральных методов анализа. Определение характеристик индивидуальных частиц и анализ распределения физико-химических свойств по частицам проводится с помощью рентгеноспектрального микроанализа (РСМА), позволяющим добиваться субмикронного (и выше) разрешения.
В последнее время возрос интерес к нанодисперсным материалам, что обусловлено возможностью получения новых свойств не доступных для традиционных материалов. Применение нанодисперсных материалов постоянно расширяется по мере выполнения фундаментальных и прикладных исследований в области нанотехнологий. Уже сегодня со становлением производства нанодисперсных металлических порошков появились принципиально новые возможности для синтеза металлокерамических материалов, разработки нового поколения катализаторов, теплопроводящих паст, ферромагнитных жидкостей, ракетного топлива, компонентов спекания материалов и пр.
Наночастицы на основе некоторых неорганических материалов используются как контрастирующие агенты при проведении медицинской диагностики методом магнитно-резонансной томографии. Такие свойства наночастиц как развитая поверхность, устойчивая сорбция биомолекул, изменяемость физико-химических свойств под действием электромагнитных полей, размеры, сопоставимые с биомолекулами, открыли новые перспективы их применения в медицине, например, в целевой доставке лекарств и терапии онкологических заболеваний. Широкое использование наноразмерные порошки получают в производстве современных электронно-оптических, оптических и люминесцентных ма-териалов. Специалисты нашего Аналитического центра имеют возможности проведения исследований наноматериалов методами электронной сканирующей и трансмиссионной микроскопии, атомно-силовой микроскопии с использованием как собственного оборудования, так и оборудования наших партнёров, арендуемого в рамках внутренней кооперации.
