VI .5. Актуальные задачи химии низких температур

1. Синтез обогащенных определенными изотопами химических соединений.

2.Синтез необычных продуктов, в том числе и активируемый электроразрядом и взрывом

3. Исследование радиационно- и фотоинициированной полимеризации твердых фаз.

4. Твердофазная полимеризация соединений, не полимеризующихся в жидкой фазе.

5. Исследование процессов расслоения в системах из разнородных компонентов.

6. Исследования возможности сжатия веществ за счет их сравнительно слабого нагрева при низких начальных температурах.

7. Создание методов диспергирования растворов с целью получения и стабилизации однородных по размеру капель;

8. Исследование процессов криокристаллизации для определения благоприятных условий сублимационной сушки;

9. Исследование процессов криостеклования в присутствии криопротекторов (глицерин, этиленгликоль), препятствующих кристаллизации и создающих благоприятные условия для осуществления криоэкстрагирования и криоосаждения;

10. Исследование процессов криоэкстрагирования - удаления льда из замороженных гранул раствора водоотнимающими низкотемпературными жидкостями (ацетон, этанол)

11. Синтез сверхпроводящей оксидной керамики на основе многокомпонентных систем различного состава

12. Синтез новых сверхпроводящих металлических сплавов

13.Создание криохимических промышленных процессов (реакции изомеризации, гидрирования и диспропорционирования органических соединений), катализируемых атомами тяжелых переходных металлов.

14. Создание криохимических промышленных процессов синтеза атомарных металлов и промышленно-важных химических соединений.

15. Исследование механизмов процессов, образования и поведения интермедиатов различных реакций криохимическими методами (например, методом матричной изоляции).

16. Установление размерных эффектов в реакциях частиц металлов и их соединений определяющих химическую активность наносистем в интервале температур 10-300 К.

17. Разработка на основе криоформирорвания газочувствительных наносистем и сенсорных материалов

18. Применение низких температур для криомодификации лекарственных средств.

19. Исследование процессов криоосаждения - низкотемпературной обработки криогранулята растворами кислот, гидроксидов или солей, способных образовывать труднорастворимые продукты.

VI.6. Криохимическая технология твердофазных материалов.

Перейдем теперь к процессам, в которых комбинируются низко- и высокотемпературные воздействия. Среди них выделяется так называемая криохимическая технология твердофазных материалов. Она основана на хорошо сбалансированном сочетании холода и тепла, а сам холод используется для предотвращения неконтролируемых изменений промежуточных и целевых продуктов и сознательного управления их свойствами. Криохимическая технология представляет собой целый комплекс процессов, среди которых основным является криокристаллизация, то есть замораживание раствора солей материалообразующих компонентов, обеспечивающее максимально быстрое отвердение как растворителя, так и растворенных веществ. Это позволяет сохранить в твердой фазе высокую химическую гомогенность, присущую исходному раствору.

Полученный в форме криогранул продукт дегидратируется методом сублимационной сушки или криоэкстрагирования. Затем он подвергается термообработке для получения химически однородных дисперсных продуктов с высокой реакционной способностью и способностью к спеканию. Идея криохимической технологии твердофазных материалов, зародившаяся свыше тридцати лет назад в Московском государственном университете и впервые реализованная там же при синтезе ферритов, в дальнейшем стала основой прецизионной технологии самых разнообразных материалов. Продуктами криотехнологий являются химические реактивы, ферменты, сорбенты, лекарственные вещества, резисторы, композиты, пигменты, катализаторы, электродные и пьезоматериалы, пористая керамика, порошки для стекловарения и выращивания монокристаллов.

Криохимические порошки, помимо высокой химической однородности, отличаются многими другими достоинствами, что позволяет получать на их основе высококачественную керамику, в том числе оптически прозрачную, на основе цирконата свинца, легированного оксидом титана.

Полученная криохимическим методом керамика на основе полиалюмината натрия оказалась стойкой даже при длительном кипячении в концентрированной серной кислоте. Указанная процедура, в свою очередь, позволила получить особую форму глинозема, способную выступать в качестве чувствительных элементов электрохимических детекторов водорода. Особенно привлекательна возможность создания в многокомпонентных и многофазных продуктах криохимической технологии необходимой объемной организации, в частности, благодаря криопропитке и криоосаждению. Среди последних достижений криохимической технологии следует назвать получение сверхпроводящей оксидной керамики на основе многокомпонентных систем типа Pb-Bi-Ca-Sr-Cu-O.