Математическую модель механохимического синтеза нанопорошков в энергонапряженной мельнице для определения оптимальных режимов механообработки разработала команда ученых Томского научного центра (ТНЦ) СО РАН, 8 августа сообщила пресс-служба центра.

Рразработанную ими модель исследователи использовали для расчетов параметров механохимического синтеза ферритов кобальта с заданными характеристиками и затем проверили их, выполнив контрольный эксперимент по синтезу с расчетными параметрами.

Результаты исследования ученые представили в статье «Механохимический синтез нанопорошков шпинельно-кобальтового феррита: математическое моделирование и эксперимент», опубликованной в журнале Сeramics International издательства Elsevier.

Заведующий лабораторией математического моделирования физико-химических процессов в гетерогенных системах ТНЦ СО РАН Олег Лапшин пояснил суть проведенных исследований:

«Наш аналитический подход позволит оптимизировать исследования ученых-экспериментаторов. Если раньше для проведения некоторых экспериментов требовалось использование сложных компьютерных моделей, то теперь с помощью простых аналитических формул можно заранее оценить влияние того или иного исходного параметра — мощности мельницы и массы смеси для механоактивации на выход продукта. Этот подход может применяться для расчетов получения методом механоактивации многих востребованных нанопорошков».

Механохимическим синтезом называется метод обработки твердого вещества, при котором конечный продукт, например, наноразмерные порошки с заданными характеристиками, получают только механическим воздействием.

Разработанная командой система уравнений, в которой учитывались структурный, температурный и кинетический факторы, позволила рассчитать оптимальные режимы механообработки нанопорошка исходной смеси и добиться максимального выхода продукта реакции, обладающего заданными параметрами.

Результаты теоретических расчетов ученые далее подтвердили экспериментально. Для чего с помощью планетарной мельницы, параметры работы которой они рассчитали с помощью модели, ими был синтезирован наноразмерный порошок оксидной феррошпинели кобальта с однородной кристаллической структурой и морфологией.

Полученный ими порошок применяется как в медицине, так и в вычислительной технике и радиоэлектронике в качестве магнетика, где особенно важно получить материал с заданными свойствами.