«Наука в Сибири»
№ 40 (2226)
15 октября 1999 г.
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.