science-review.ru
13 лет назад в 2003 году состоялась первая в Перми конференция специалистов в области производства и применения каменного (базальтового) волокна. С тех пор Некомметческим Партнерством «Базальтовые технологии» были проведены еще 8 подобных встреч. К сожалению, научные аспекты каменных волокон на этих форумах освещались недостаточно. Поэтому остановимся на исследованиях обобщенных в русско- и укранскоязычных диссертациях с 1993 по 2016 гг.
За это время защищено 78 работ (рис. 1): химические науки – 10 (из них 3 докторские), технические науки – 66 (из них 9 докторские). Есть даже две по экономике. Сразу отметим выросший в двух первых десятилетиях XXI века научный интерес к каменноволоконной тематике. Это в целом совпадает с оживлением промышленного производства в нашей стране. Данные за 2014-2016 годы, естественно, неполные.
Каким же темам посвящены диссертации?
В области химических наук это работы по физической химии, технологии неорганических веществ, химии твердого тела, радиохимии и экологии [1-10]. В работах [2, 6] для исследования базальта и волокна из него впервые применены мессбауэровская спектроскопия и малоугловое рассеяние нейтронов. Работа [4] затрагивает проблемы переработки техногенных отходов: металургических и мартеновских шлаков, шлаков ферросплавных заводов, отходы сжигания углей – в волокно. В работе [5] впервые применена спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Показано, что, в отличие от массивных стекол, кристаллизация непрерывных базальтовых волокон начинается на поверхности. Работами А.В. Кнотько, С.И. Гутникова, М.С. Манылова и аспиранта К.Л. Кузьмина сформирована химическая научная школа по изучению каменных волокон на кафедре «Химическая технология и новые материалы» химического факультета МГУ.
Рис. 1. Распределение диссертаций каменноволоконной тематики по годам (данные за 2014-16 годы неполные)
Всего десять по химии волокна! Это говорит о недостаточном внимании к химическим аспектам подготовки прекурсоров (сырья, в частности его стандартизации), процессов плавления, взаимодействия с материалами фильер и раздувочных агрегатов, кинетики закалки волокон и к их структурам. Движение в этом направлении представляется весьма перспективным. В ИОНХе РАН готовится к защите химическая докторская диссертация С.В. Фомичева «Химико-металлургическая переработка базальтов». Интересным аспектом этой работы является применение программного комплекса «Селектор» для термодинамического моделирования технологических процессов переработки базальтов. Это направление развивается д.г.-м.н. К.В. Чудненко в Институте геохимии СО РАН (Иркутск) [11].
Отмечу, что отсутствуют работы по таким вопросам как органические и неорганические связующие для теплоизоляционных материалов. В этом направлении нужны как химические, так и технологические обобщения. Нет работ по фазовым превращениям в материалах при нагреве (комбинация дифференциального термического анализа и высокотемпературной рентгеновской дифрактометрии).
В области технических наук.
Шесть работ касаются плазменных технологий получения керамических, силикатных и тугоплавких неметаллических строительных материалов и изделий [10-15]. Это две школы: Томского архитектурно-строительного университета (кафедра «Прикладная механика и материаловедение») и Восточно-Сибирского гостехуниверситета (Улан-Уде). Плазменные плавильные установки позволяют получать полностью однородный по химическому составу расплав.
Девятнадцать работ выполнены по специальности 05.17.06 – технология и переработка полимеров и композитов [16-34]. Сформировались школы Саратовского гостехуниверситета (14 работ, кафедра «Химическая технология»). В настоящее время научная школа, сформированная под руководством д.т.н., проф. С.Е. Артеменко, успешно развивается ее учениками, обеспечивая создание новых материалов и технологических решений по разработке интеркаляционной технологии базальтопластиков (проф. С.Е. Артеменко, проф. Ю.А. Кадыкова). Это обусловило открытие в Саратовском гостехуниверситете Совета по защите диссертаций по специальности 05.17.06 – технология и переработка полимеров и композитов. За последние 5 лет (2016 г.) на кафедре защищено 2 докторских (Арзамасцев С.В., Кадыкова Ю.А.) и более 20 кандидатских диссертаций. Сейчас на кафедре обучаются 3 докторанта (Бычкова Е.В., Бурмистров И.Н., Черемухина И.В.), 14 аспирантов дневного и 3 аспиранта заочного обучения. 2 доцента являются соискателями ученой степени доктора наук.
Школа Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск, 3 работы). Этот коллектив использует каменное волокно и чешуи в качестве наполнителей для композиционных материалов самого различного назначения.
Семнадцать работ посвящены традиционному использованию каменного волокна, в качестве строительных материалов и изделий – специальность 05.23.05 [12, 13, 33, 35-48]. По работе [35] написана монография [49]. Здесь сформировались школы Новосибирского, Самарского и Ивановского архитектурно-строительных университетов, Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск). В работе [37] в качестве связующего использовалось алюмосиликатное соединение, что предпочтительнее органических связок. Исследовались два состава: АС-А – алунд 30%, кремнезем 30%, жидкое стекло 40%; АС-Г – глинозем 30%, кремнезем 30%, жидкое стекло 40%. В работе [40] разработан промышленный способ изготовления минеральной ваты методом индукционного плавления горных пород в «холодном» тигле с последующим раздувом расплава сжатым воздухом до супертонких волокон и сформулированы научные подходы к повышению производительности установок.
Шесть работ посвящены вопросам экологии (две – химические) [3, 8, 51, 53] и геоэкологии [50, 52]. Из выложенных нами на сайте http://www.twirpx.com/ авторефератов наибольшей популярностью пользуются работы по водоподготовке с применением модифицированных каменных волокон [52, 53].
Пять работ исследуют процессы и аппараты для получения каменных волокон [54-58]. Вышла также монография по получению волокон методом вертикального раздува [59].
Девятнадцать работ выполнены по разным материаловедческим специальностям [60-78], в том числе две работы Санкт-Петербургской школы по тематике «Бумагоподобные композиционные материалы на основе минеральных волокон» [63, 67]. На основе этих исследований разработаны капиллярно-пористые материалы для косвенно-испарительных охладителей вместо фреоновых кондиционеров для закрытых помещений типа метро, где отсутствует естественное проветривание. Их применение позволило снизить температуры в подземных трансформаторных подстанциях метро с 40 до 30оС. Работа [79] касается устойчивости силикатных волокон в надкритических средах.
Есть и две экономические работы [80, 81].
Помимо уже упоминавшихся монографий [11, 49, 59] за это время вышли также книги [82, 83]. В монографии [82] подведены итоги развития каменноволоконного производства во второй половине XX века. В работе [83] в шестой главе «Физико-химические свойства стекловолокон из алюмосиликатов базальтового состава» подробно описаны новые методы исследования волокон (мессбауэровская спектроскопия и малоугловое рассеяние нейтронов).
В заключении заметим, что научная база для подготовки, оппонирования и рецензирования диссертаций и монографий по каменноволоконной тематике в России сформирована (от Улан-Уде до Санкт-Петербурга). Актуальность этих работ несомненна. Просим коллег принять это к сведению и пользоваться сложившимися благоприятными обстоятельствами для обобщения Вашего огромного накопившегося опыта. Ученым можешь ты не быть, но кандидатом быть обязан!