- Новая методология диагностики поверхности и межфазных слоев полимерных композиционных материалов как система методов физического эксперимента, методик и алгоритмов их применения, позволяющая получать информацию о локальном физико-химическом строении исследуемых объектов на наноразмерном уровне. Методология предполагает подготовку экспериментов, проведение измерений и обработку полученных данных с использованием специально для этого разработанных методов и методик, перечисленных ниже.
- Новый метод модификации поверхности зондов в низкотемпературной плазме путем их обработки в плазме различных газов для целенаправленного регулирования геометрии зонда, силы адгезии зонда к исследуемому материалу и нанесения на иглы зондов функциональных покрытий.
- Методика увеличения эффективной области сканирования атомного силового микроскопа с помощью оригинальной приставки для зондовых микроскопов Solver P4-SPM-MDT и Solver P47 - устройства позиционирования зонда.
- Методика регулирования среды для АСМ измерений с помощью оригинальной газо-жидкостной ячейки, позволяющей проводить АСМ исследования в различных средах в контролируемых условиях.
- Новая методика подготовки к фиксации наночастиц при исследовании их формы и размеров методом АСМ, применяющаяся для закрепления на подложке наночастиц, поверхность которых покрыта поверхностно-активными веществами, путем обработки наночастиц УФ-излучением.
- Новый метод экспериментального моделирования межфазных слоев в полимерных композиционных материалах, основанный на создании на частицах наполнителя тонкого слоя полимера, проницаемого для рентгеновского излучения при использовании для исследований метода РФЭС.
-
Усовершенствованная методика измерения локальной толщины и неравнотолщинности сверхтонких полимерных пленок путем локального разрушения пленки механически или методом АСМ литографии и последующего получения АСМ изображения профиля царапины.
- Усовершенствованная методика измерения локальной прочности сверхтонких слоев полимерных материалов (относительной стойкости к истиранию) с использованием АСМ путем оценки минимальной силы прижима иглы к образцу, при которой на полимере после многократного сканирования выбранного участка остаются характерные полосы и углубления.
- Новый метод химической силовой микроскопии с использованием селективных химических реакций in situ и РФЭС, позволяющий получать информацию о локальном химическом строении поверхности исследуемого материала с разрешением по площади до 10 нм2 путем проведения селективных химических реакций непосредственно под иглой зондового микроскопа и построения «карты» сил адгезии зонда к одному и тому же участку поверхности полимера как до, так и после ее модификации селективным реагентом.
- 10. Усовершенствованная методика обработки информации, позволяющая при исследовании образцов методом АСМ на приборах фирмы NT-MDT с управляющими программами, работающими в среде MS DOS, проводить количественную оценку сил адгезии зонда к поверхности исследуемых образцов, рассчитывать погрешность измерений и на основе этих данных строить «карты» распределения по поверхности исследуемого образца областей с различным химическим строением.
- 11. Новый алгоритм комплексного применения стандартных и разработанных автором методов и методик для диагностики физико- химического строения поверхности и межфазных слоев полимерных композиционных материалов.
- 12. Примеры применения разработанной методологии физического эксперимента для исследования ряда особенностей локального физико- химического строения композиции полиамид - огнезамедлительная система на основе фосфора и ванадия, катализаторов фотополимеризации на основе металлорганических кластерных систем, огнезащитных композиционных полимерных покрытий, модифицированных углеродными металлсодержащими наноструктурами, плазмополимеризованных защитных пленок на основе этилена, сформированных на поверхности высокопористого окисленного железа в непроточном реакторе постоянного тока, полимерных трековых мембран, блоксополимера ПС39ЭО61, результаты исследования морфологии поверхности, стойкости к истиранию, толщины покрытия, силы адгезии сверхтонкого защитного органического покрытия на основе модифицированого в низкотомпературной высокочастотной плазме слоя ингибитора м-нитробензоата гексаметиленимина, сформированного на поверхности воздушно-окисленного железа.
3.* Кодолов В.И., Быстров С.Г., Чиркова Е.И., Бондарь Ю.В., Бондарь А.Ю. Исследование процесса отверждения жидкой фотополимеризующейся композиции под воздействием ультрафиолетового лазера // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 1997.Т.40, вып. 4, С. 90-93.
4.* Быстров С.Г., Дорфман А.М., Ляхович А.М., Повстугар В.И. Исследование плазмополимеризованного ингибированного защитного покрытия на железе методами атомной силовой микроскопии и спектроскопии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2000. №11. С.40-45.
5.* Ломаева С.Ф., Повстугар В.И., Быстров С.Г., Михайлова С.С. Исследование высокодисперсных нанокристаллических порошков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2000. №11. С. 30-33.
6.* Дорфман А.М., Ляхович А.М., Повстугар В.И., Быстров С.Г. Плазменное модифицирование защитного покрытия, образованного м-нитробензоатом гексаметиленимина на железе // Защита металлов. 2000. Т. 36, №3. С.298-304. 7.* Шуклин С.Г. , Кодолов В.И., Кузнецов А.П., Быстров С.Г., Макарова Л.Г., Демичева О.В., Рудакова Т.А. Исследование вспенивающихся эпоксидных композитов, модифицированных металлсодержащими тубуленами // Химическая физика и мезоскопия. 2001. Т.3, №1. С. 37-45. 8.* Ломаева С.Ф., Повстугар В.И., Быстров С.Г., Михайлова С.С. Исследование высокодисперсных порошков железа методом атомной силовой микроскопии // Коллоидный журнал. 2001. Т.63, №3. С.1-5. 9*. Жихарев А.В., Быстров С.Г., Карбань О.В. Устройство точного позиционирования зонда для сканирующих зондовых микроскопов // Приборы и техника эксперимента. 2003. №3. С.127-130. 10.* Дорфман А.М., Ляхович А.М., Повстугар В.И., Быстров С.Г. Влияние режимов плазмообработки на морфологию поверхности и свойства пленок, полученных из гептана на стали // Защита металлов. 2003. Т.39, №1. С. 70-77. 11.* Быков П.В., Гильмутдинов Ф.З., Быстров С.Г., Колотов А.А., Баянкин В.Я., Жихарев А.В. Влияние облучения ионами Si+ и Ar+ на механические свойства, морфологию и состав поверхности титанового сплава // Физика и химия обработки материалов. 2004. №3. С.5-10.
12.* Шуклин С.Г., Дидик А.А., Быстров С.Г., Кузнецов А,А,, Кодолов В.И. Регулирование структуры пенококсов путем введения в огнезащитные вспенивающиеся покрытия углеродных металлсодержащих наноструктур // Химические волокна. 2004. №3. С. 28-32.
13.* Жихарев А.В., Быстров С.Г. Газожидкостная ячейка для сканирующих зондовых микроскопов // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 6. С.116-118.
14.* Быстров С.Г. Применение методов ХСМ и РФЭС для исследования особенностей локальной химической структуры поверхности блоксополимера ПС39ЭО61 // Нано – и микросистемная техника. 2005. №6. С.19-21.
15.* Жихарев А.В., Быстров С.Г., Ляхович А.М. Изучение локального химического строения поверхности плазмополимеризованной пленки пентана методом атомной силовой микроскопии // Вестник Удмуртского университета. Физика. 2005. №4. С.189-194.
16.* Быков П.В., Быстров С.Г., Баянкин В.Я, Коршунов С.Н. Влияние плотности ионного тока на изменение механических свойств титанового сплава ОТ4 // Деформация и разрушение материалов. 2005. № 11. С. 46 – 48. 17.* Быстров С.Г. Использование атомной силовой микроскопии в газовых средах с регулируемым составом для исследования и модификации поверхности и межфазных слоев твердых тел // Химическая физика и мезоскопия. 2008. Т.10, №1. С. 37-48.
18.* Быстров С.Г. Применение селективных химических реакций в атомной силовой микроскопии для получения информации о локальном физико-химическом строении поверхности полимерных материалов // Приборы и техника эксперимента. 2009. Т.2, С.153-158.
19. * Быстров С.Г. Особенности процесса формирования, строение и свойства полимерного покрытия, полученного методом плазменной полимеризации на поверхности высокопористого окисленного железа // Химическая физика и мезоскопия. 2010. Т.12, №1. С. 83-92.
Патенты
20.* Способ консервации металлов. В.И. Повстугар, А.М. Дорфман, О.В.
Замятина, С.Г. Быстров, С.С. Михайлова: пат. 2024649 Рос. Федерация.
№5038657: заявл. 20.04.1982; опубл. 15.12.94. Бюл. № 23. 3 с.
21.* Фотополимеризующаяся композиция. С.Г.Быстров, В.И. Кодолов, Е.И.
Чиркова, Ю.В. Бондарь, А.Ю. Бондарь: пат. 127444 Рос. Федерация.
№97104261: заявл. 18.03.1997; опубл. 10.03.99. Бюл. № 7. 4 с. .
22.* Способ консервации металлических изделий. В.Я.Баянкин, С.Г.Быстров,
К.И.Куликов: пат. 2280512 Рос. Федерация. №2004132056: заявл. 02.11.2004;
опубл. 27.07.2006. Бюл. № 21. 3 с.
23* Способ получения защитных покрытий на поверхности, в
труднодоступных порах и дефектах металлических изделий. В.Я.Баянкин,
С.Г. Быстров, К.И.Куликов: пат. 2348737 Рос. Федерация. №2007109003:
заявл. 12.03.2007; опубл. 10.03.2009. Бюл. № 7. 4 с.
24* Способ модификации зондов для химической силовой микроскопии.
Баянкин В.Я., Быстров С.Г., Жихарев А.В.: пат. 2381512 Рос. Федерация.
№2008106530: заявл. 19.02.2008; опубл. 10.02.2010. Бюл. № 4. 2 с.
Статьи в международных и зарубежных научных изданиях
25.* Kodolov V.I., Tchircova E.I., Bystrov S.G., Shabanova I.N., Popova O.V., Babushkina S.N. X-ray photoelectron spectroscopic investigation of metallorganic complexes // J. of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 1998. V.88-91. P. 977-982.
26.* Vilensky A.I., Zagorski D.L, Bystrov S.G., Michailova S.S., Gainutdinov R.V., Nechaev A.N. Investigation of latent tracks in polyethyleneterephthalate and their etching // Surface Science. 2002. V.507-510. P. 911-915.
27.Быстров С.Г., Кодолов В.И., Шилов В.В. Исследование взаимодействий на границе контакта полимера и огнезамедлительной системы методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Композиционные полимерные материалы. 1988. №39. C.35-38. (Украина).
28.Shuklin S.G., Kodolov V.I., Kuznetsov A.P., Bystrjv S.G., Makarova L.G., Demicheva O.V., Rudakova T.A. Investigation of modified epoxy intumescent compositions // Journal of the Balkan Tribological Association. 2001. V.7, № 2. P.92-99.
29.Lyakhovitch А.М., Dorfman A.M, Povstugar V.I., Bystrov S.G. Surface structure and characteristics of plasma-polymerized geptane investigated by means of probe microscopy // Physic of Low–Dimensional Structures. 2001. №3/4. P.277-286.
30.Bystrov S.G., Povstugar V.I., Mikhailova S.S., Mtchedlishvilly B.V., Netchayev A.N., Zagorsky D.L. The AFM and XPS Investigation of the Surface of Polyethylene Terephthalate Irradiated by High Energy Ions // Phys. Low-Dim. Struct. 2001. №3/4. P.257-262.
31.Bystrov S.G., Shakov A.A., Zhikharev A.V. Structure and characteristics of silicon probe tips for atomic force microscopy after plasma treatment // Phys. Low- Dim. Struct. 2002. №5/6. P.47-53.
32.Zhikharev A.V., Bystrov S.G., Bykov P.V., Drozdov A.Yu., Bayankin V.Yu. Morphology of surface of OT4 alloy ion implantation and fatigue strength test // Phys. Low-Dim. Struct. 2002. №5/6. P. 201-208.
33.Shuklin S.G., Kodolov V.I., Kuznetsov A.P., Didik A.A., Bystrov S.G. Foamcoke structure regulation when introducing carbon metal-containing nanstructures into fireproof intumescent coatings // Journal of the Balkan Tribological Association. 2004. V.10, № 4. P.560-570.
Статьи в сборниках трудов всероссийских и международных научных конференций
34.Шилов В.В., Тюрин С.А., Быстров С.Г., Близнюк В.Н. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия поверхности полимерных смесей // Новые возможности дифракционных, рентгеноспектральных и электронно-микроскопических методов исследования в решении научно-технических проблем в области физико-химии твердого тела и поверхности: труды всесоюзн. конф. М.: НИИТЭХИМ, 1987. C.35.
35.Kodolov V.I, Bystrov S.G. Investigation of copper complexes influence on acrylate compozition photopolimerization // Coordinat. Chemistry: Poster Abstr. 31st Int. Conf. Vancuver: Vancuver Univer., 1996. Р.337.
36.Повстугар В.И., Быстров С.Г., Михайлова С.С. Изучение локального химического строения поверхности с помощью зондовых методов // Материалы Всероссийского совещания "Зондовая микроскопия-99". Нижний Новгород: Институт физики микроструктур РАН, 1999. С.305-309.
37.Повстугар В.И., Ломаева С.Ф., Быстров С.Г., Михайлова С.С. Способы фиксации высокодисперсных частиц для АСМ – исследований // Материалы всероссийского совещания «Зондовая микроскопия–2000». Нижний Новгород:ИФМ РАН, 2000. С.337-341.
38.Жихарев А.В., Быстров С.Г., Карбань О.В. Устройство точного позиционирования зонда по двум координатам относительно исследуемого объекта для сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) // Труды 5-й Российскойуниверситетско-академическойнаучно-практической конференции. Ижевск: УдГУ, 2001. С.58-59.
39.Bystrov S.G., Shakov А.А., Zhikharev A.V. Probe modifications and development of model samples for use in chemical force microscopy // Proceedings “Scanning probe microscopy-2002”. Nizhny Novgorod: IPM RAS, 2002. P.163-165.
40.Zhikharev A.V., Bystrov S.G. Auxiliaries for scanning probe microscopes // Proceedings “Scanning probe microscopy-2003”. Nizhny Novgorod: Institute for Physics of Microstructures RAS, P.240-242.
41.Bystrov S.G., Shakov A.A. Peculiarities of local chemical surface structure of block copolymer PS39PEO61 studied by means of AFM and XPS // Proceedings “Scanning probe microscopy-2004”. Nizhny Novgorod : Institute for Physics of Microstructures RAS, 2004. P. 145-147.
42.Быстров C.Г., Жихарев А.В. Исследование локальной химической структуры плазмополимеризованных покрытий методом химической силовой микроскопии // Материалы международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород : ИФМ РАН, 2005. Т.2, С.468.
43.Баянкин В.Я., Быстров С.Г., Куликов К.И. Новый метод сохранения металлических памятников истории и культуры // Археология и компьютерная технология: представление и анализ археологических материалов. Материалы всероссийской научной конференции, сборник статей. Ижевск : УИИЯЛ УрО РАН, 2005. С.189-190.
44.Быков П.В., Быстров С.Г., Баянкин В.Я. Особенности морфологии псевдо-α-титановых сплавов после ионного облучения // Материалы ХV российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел. Черноголовка : ИФХ РАН, 2007. С.98.
45.Быстров С.Г., Баянкин В.Я., Жихарев А.В., Куликов К.И. Вакуумно-плазменный метод консервации для длительного хранения металлических памятников истории и культуры // Труды II (XVIII) Всероссийского археологического съезда. М. : ИА РАН, 2008. Т.3,
С.100-102.
46.Быстров С.Г. Методология диагностики на наноразмерном уровне локального физико-химического строения поверхности и межфазных слоев полимерных композиционных материалов // Тезисы докладов Второй Всероссийской конференции с международным Интернет – участием «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к Наноиндустрии». Ижевск: ИжГТУ, 2009. С.22.
47.Быстров С.Г. Новые методологические подходы при исследовании локального физико-химического строения сверхтонких слоев полимерных материалов // Тезисы докладов Первой Всероссийской научной конференции «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов». Новосибирск : Институт катализа РАН, 2009. С.98.
Цитируемая литература
1.Повстугар В.И., Кодолов В.И., Михайлова С.С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. М. : Химия, 1988.192 с.
2.Celotta R., Lucatorto T. Experimental methods in the physical sciences // Academic Press. V.38, 2001. Р.89.
3.СЗМ комплекс Рамановской спектроскопии ИНТЕГРА Спектра. URL: http://www.ntmdt.ru/device/ntegra-spectra (дата обращения 23.03.2010).
4.Электронный спектрометр ЭС2401. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1ГЗ.394.500.ТО. Черноголовка : НТО ЭЗНП АН СССР, 1979. 150 С.
5.Захватова М.В., Гильмутдинов Ф.З., Сурнин Д.В. Учет фоновой составляющей в рентгеновской фотоэлектронной и оже-электронной спектроскопии// ФММ, 2007. Т. 104., № 2. С. 166-171.
6.Дополнительные общие требования для сканеров. ТУ 4254-003-58699387- 2004.