Структурные трансформации мицеллярных систем в процессах получения высококонцентрированных органозолей наночастиц и пленок на их основе для 2-3D печатных технологий электроники и фотоники

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 15-13-00080

НазваниеСтруктурные трансформации мицеллярных систем в процессах получения высококонцентрированных органозолей наночастиц и пленок на их основе для 2-3D печатных технологий электроники и фотоники

Руководитель Булавченко Александр Иванович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В.Николаева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №6 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые слова жидкие чернила, 2-3D печать, мицеллярные системы, наночастицы, золи, поверхностные пленки, самоорганизация, фотоника

Код ГРНТИ31.15.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Бурно (к сожалению, не в России) развивающиеся 2 и 3 D печатные технологии требуют широкого ассортимента жидких функциональных композиций («красок») самого различного состава. А миниатюризация современных девайсов на основе печатных технологий электроники и фотоники невозможна без использования наночастиц. Предъявляемые к краске требования высоки и зачастую взаимоисключающие: огромная массовая концентрация наночастиц (до 80%) при высокой стабильности золей. Наночастицы должны иметь заданный размер, заряд, состав и форму, а золи – определенное поверхностное натяжение и вязкость. Проект направлен на: 1) разработку методов получения стабильных и высококонцентрированных органозолей наночастиц различных соединений с узким размерным распределением в качестве расходных материалов для 2-3D принтеров электроники и фотоники и 2) исследование закономерностей формирования из них поверхностных структур. Научная новизна проекта заключается в использовании в печатных технологиях электроники и фотоники мицеллярных растворов ПАВ в качестве нанореакторов и структурообразующих темплатов, управляющими процессами синтеза, концентрирования и самоорганизации наночастиц в процессах высыхания, отверждения и последующих реагентной или термической обработках полученных композиций. Планируемые исследования состоят из следующих стадий: 1) разработка методик синтеза наночастиц, адаптированных к печатным технологиям; 2) концентрирование и очистка полученных золей; 3) характеризация свойств; 4) исследование закономерностей получения поверхностных пленок; 5) тестирование их потребительских свойств. Исследования включают фундаментальное обоснование каждой из стадий. Следует отметить, что физическая и коллоидная химии высококонцентрированных дисперсий наночастиц практически не изучены. Структура мицеллярных растворов ПАВ с высоким массовым (до 80%) содержанием наночастиц (мицеллярные жидкие чернила) до сих пор не исследована. Не исследованы их поверхностные и реологические свойства. Не изучены структурные трансформации дисперсий в процессах высыхания и отверждения. Естественно, огромное количество наночастиц будет влиять и на строение жидких кристаллов (и иных структур), образуемых ПАВ, поверхностное натяжение и вязкость. Неизвестны механизмы коагуляции и коалесценции (срастания наночастиц с образованием омических и иных контактов) наночастиц при последующих реагентной или термической обработках. Таким образом, выполнение проекта будет существенным вкладом в развитие физической и коллоидной химии высококонцентрированных дисперсий наночастиц, стабилизированных ПАВ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Поповецкий П.С., Булавченко А.И., Демидова М.Г., Подлипская Т.Ю. Reverse microemulsions with silver and gold nanoparticles and high water content (устный доклад) Book of abstracts ECIS-16 Orals, 30th conference of the European Colloid and Interface Society, Rome, Italy, 4-9 of September, 2016, P. 163 (год публикации - 2016)

2. Поповецкий П.С., Арымбаева А.Т., Булавченко А.И. Получение и определение характеристик обратных микроэмульсий АОТ в декане с наночастицами серебра и золота и высоким содержанием воды Коллоидный журнал (год публикации - 2017)
10.7868/S0023291217010116

3. Поповецкий П.С. Концентрированные органозоли металлов и перспективы их использования в качестве чернил для печатной электроники (устный доклад) Сборник тезисов докладов ICFM-2017, IV Школа-конференция молодых учёных «Неорганические соединения и функциональные материалы, Новосибирск, 21-26 мая 2017г, Стр. 77 (год публикации - 2017)

4. Поповецкий П.С., Арымбаева А.Т., Демидова М.Г., Булавченко А.И. Synthesis and concentration of bimetallic Cu/Ag nanoparticles stabilized by AOT (устный доклад) Book of abstracts RCCT-2017, XXI International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Novosibirsk, June 26-30, 2017, p. 363. (год публикации - 2017)

5. Колодин А.Н., Татарчук В.В., Булавченко А.И., Полеева Е.В. Synthesis and electrophoretic concentration of cadmium sulfide nanoparticles in reverse microemulsions of Tergitol NP-4 in n-decane Langmuir, Том: 33 Выпуск: 33 Стр.: 8147-8156 (год публикации - 2017)
10.1021/acs.langmuir.7b00690

6. Шапаренко Н.О. Synthesis, characterization and electrophoretic concentration of TiO2 nanoparticles in AOT microemulsions (стендовый доклад) The Fourth International Scientific Conference “Advances in synthesis and complexing” Москва, 24-28 April 2017., C. 117 (год публикации - 2017)

7. Демидова М.Г., Шапаренко H.О., Булавченко А.И. Синтез и характеризация наночастиц SiO2 и TiO2 в обратных микроэмульсиях Азрозоля ОТ Журнал неорганической химии (год публикации - 2017)

8. Шапаренко Н.О. Синтез, характеризация и электрофоретическое концентрирование наночастиц TiO2 в микроэмульсиях АОТ (устный доклад) Международная научная студенческая конференция МНСК-2017, Новосибирск, 17 – 20 апреля 2017 г., С. 162. (год публикации - 2017)

9. Поповецкий П.С., Булавченко А.И. Получение и характеризация обратных микроэмульсий с наночастицами серебра и золота и высоким содержанием воды (стендовый доклад) 20-й Менделевский съезд по общей и прикладной химии, 26 сентября-1 октября 2016 г., Екатеринбург, тезисы докладов, том 2b, С. 52 (год публикации - 2016)

10. Булавченко А.И. Фотон-корреляционная спектроскопия-перспективный метод исследования супрамолекулярных ассоциатов и наночастиц в жидких средах (пленарная лекция) Тезисы докладов IV Международной конференции «Физическая химия краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов» // 04-09 сентября 2016 г., Туапсе, C. 12 (год публикации - 2016)

11. Подлипская Т.Ю., Булавченко А.И. Structure and location of proton hydrates in Triton N-42 reverse micelles during injection solubilization of HCl solutions Journal of Structural Chemistry, Vol. 57, No. 8, pp. 1561-1567 (год публикации - 2016)
10.1134/S0022476616080102

12. Поповецкий П.С., Шапаренко Н.О., Арымбаева А.Т., Булавченко А.И. Solvent replacement (decane → hexane) in concentrated silver organosols stabilized with sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Colloid Journal, Volume 78, Issue 4, pp 485-491 (год публикации - 2016)
10.1134/S1061933X16040128

13. Татарчук В.В., Дружинина И.А., Зайковский В.И., Максимовский Е.А., Громилов С.А., Гевко П.Н., Петрова Н.И. Получение наночастиц золота и тонких пленок с использованием мицеллярного раствора Brij 30 Журнал неорганической химии (год публикации - 2017)

14. Шапаренко Н.О., Бекетова Д.И., Демидова М.Г., Булавченко А.И. Влияние состава микроэмульсии АОТ на гидродинамический диаметр и электрофоретическую подвижность наночастиц оксида титана Russian Journal of Physical Chemistry A (год публикации - 2018)

15. Булавченко А.И., Арымбаева А.Т., Демидова М.Г. Способ получения стабильного высококонцентрированного органозоля на основе наночастиц серебра для получения электропроводящих пленок: пат. 2644176 Рос. Федерация, заявл. (№ 2017120255) 08.06.2017; опубл. 08.02.2018 Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, Бюл. № 4, С. 1-12 (год публикации - 2018)

16. Булавченко А.И., Арымбаева А.Т., Демидова М.Г., Поповецкий П.С., Плюснин П.Е., Булавченко О.А. Synthesis and Concentration of Organosols of Silver Nanoparticles Stabilized by AOT: Emulsion Versus Microemulsion Langmuir, Volume 34, Issue 8, Pages 2815-2822 (год публикации - 2018)
10.1021/acs.langmuir.7b04071

17. Татарчук В.В,, Дружинина И.А., Шляхова Е.В., Ткачев Е.Н., Максимовский Е.А., Гевко П.Н., Плюснин П.Е. Применение наночастиц золота, защищенных изоникотиновой кислотой и трис-(2-аминоэтил)амином, для получения коллоидных пленок и композитов с углеродными и оксидными материалами Russian Journal of Inorganic Chemistry (год публикации - 2018)

18. Подлипская Т.Ю., Булавченко А.И. Spectroscopic characteristics of gold nanoparticles synthesized in an aqueous solution of a micelle-forming surfactant (AOT) Russian Journal of Inorganic Chemistry, Volume 61, Issue 7, pp 903-908 (год публикации - 2016)
10.1134/S0036023616070135

19. Булавченко А.И., Шапаренко Н.О., Демидова М.Г. Synthesis, characterization, and electrophoretic concentration of titanium dioxide nanoparticles in AOT microemulsions Electrophoresis, Том: 38 Выпуск: 13-14 Стр.: 1678-1684 (год публикации - 2017)
10.1002/elps.201600542

20. Татарчук В.В., Добролюбова Ю.О., Дружинина И.А., Зайковский В.И., Гевко П.Н., Максимовский Е.А., Громилов С.А. Facile Synthesis of Gold Nanoparticles in Aqueous Acrylamide Solution Russian Journal of Inorganic Chemistry, Volume 61, Issue 4, pp 535–543 (год публикации - 2016)
10.1134/S0036023616040203

21. Колодин А.Н., Булавченко А.И., Татарчук В.В., Полеева Е.В. Синтез и рост нанокристаллов CdS в супрамолекулярных мицеллярных системах TERGITOL NP-4/ н-декан и перспективы их применения в качестве фотостабилизаторов (устный доклад) Тезисы докладов IV Международной конференции «Физическая химия краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов» // 04-09 сентября 2016 г., Туапсе, С. 34 (год публикации - 2016)

22. Булавченко А.И., Подлипская Т.Ю., Арымбаева А.Т., Демидова М.Г. Обратные мицеллы Triton N-42 и AOT в процессах экстракционного извлечения PtCl62-, AuCl4-, Ag+ и Cd2+, синтеза наночастиц и их электрофоретического концентрирования (устный доклад) Тезисы докладов Российского симпозиума «Экстракционно-пиролитический метод получения неорганических материалов», г. Новосибирск, 18 ноября 2016 г., С. 17-18 (год публикации - 2016)

23. Колодин А.Н. Produce stable organosols with CdS nanoparticles of a controllable size in reverse microemulsions of Tergitol NP-4 in n-decane Program and Abstracts of Japan-Russia Joint Seminar "Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures", 22-23 of March 2018, Sendai, Japan, P. 29 (год публикации - 2018)

24. Татарчук В, Дружинина И., Зайковский В., Максимовский Е., Корольков И., Антонова О. Synthesis of ZnO nanoparticles and a composite with polyacrylamide in acrylamide solutions Journal of Sol-Gel Science and Technology (год публикации - 2017)
10.1007/s10971-017-4512-y

25. Татарчук В.В., Дружинина И.А., Шляхова Е.В., Макотченко В.Г., Максимовский Е.А., Гевко П.Н. Пленки и композиты наночастиц золота, стабилизированных абиетиновой кислотой Журнал неорганической химии (год публикации - 2017)

26. Арымбаева А.Т., Шапаренко Н.О., Поповецкий П.С., Булавченко А.И. Синтез и характеризация наночастиц серебра и золота в обратных микроэмульсиях АОТ и Brij-30 в предельных углеводородах Журнал неорганической химии (год публикации - 2017)

27. Подлипская Т.Ю., Булавченко А.И. FTIR spectroscopic study of the structure of water cavities of mixed micelles during the extraction of anionic gold and platinum complexes Journal Of Structural Chemistry, Том: 58 Выпуск: 5 Стр.: 1025-1032 (год публикации - 2017)
10.1134/S0022476617050249

28. Поповецкий П.С., Булавченко А.И. Структура наночастиц металлов в органозолях, обратных микроэмульсиях и тонких пленках (устный доклад) Научная конференция грантодержателей РНФ «Фундаментальные химические исследования XXI-го века», г. Москва, 20-24 ноября 2016 г., С. 130-131 (год публикации - 2016)

29. Булавченко А.И., Демидова М.Г., Поповецкий П.С., Подлипская Т.Ю., Плюснин П.Е. Отделение избытка АОТ от наночастиц серебра и золота в мицеллярных концентратах методом неводного электрофореза Журнал физической химии (год публикации - 2017)

Публикации