ВІДДІЛ ФІЗИЧНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

Зав. відділу: БІЛОШЕНКО Віктор Олександрович,
доктор технічних наук, професор, Заслужений винахідник України
(044) 524-04-80

 

Напрямки наукових досліджень: Фізичне матеріалознавство. Наноматеріали та нанотехнології. Фізика міцності і пластичності. Фізика і техніка високих тисків. Перспективні технології структурної модифікації функціональних і конструкційних матеріалів.

Основні результати досліджень

Встановлено закономірності зміни структури і властивостей широкого кола металів, сплавів, полімерних і композиційних матеріалів в результаті великих пластичних (інтенсивних) деформацій під високим тиском, спадкового впливу деформації на структурні і фазові перетворення при термічному впливі; закономірності формування гранично високого рівня міцності конструкційних і інструментальних сталей (аустенітних, мартенсітностареющіх, швидкорізальних, штампових і ін.), жароміцних і важких сплавів.

Показано, що в металевих матеріалах з високою щільністю дислокацій пластична деформація може здійснюватися шляхом утворення локальних дипольних вигинів кристалічної решітки – диспланацій, створена дислокаційна модель нового мезодефекта.

Виявлено механізми деформаційного зміцнення при високому тиску металевих волокнистих композитів, інтенсивне підвищення їх міцності в області нанорозмірів волокон з досягненням граничного рівня при зменшенні розмірів волокон і прошарків матриці між ними до 10-15 нм. Вивчено особливості структурної модифікації полімерів і полімерних композитів, індукованої високим тиском; механізми реалізації ефекту пам’яті форми в полімерних композитах, що супроводжується збільшенням об’єму.

Встановлено основні механізми і закономірності формування нанокристалів діоксиду цирконію з аморфного гідроксиду. Показано, що процес утворення нанокристалів є багатостадійним, визначається явищами дегідратації і дегідроксилізаціі і включає в себе послідовність формування впорядкованих структур мезоскопічного масштабу. Розроблено уявлення про природу тетрагонально-моноклинного переходу в нанокристалах ZrO2–3 mol% Y2O3  при гідростатичному обтисненні порошкової системи в умовах високого тиску, що дозволяють керувати процесами компактування і спікання. Створено математичні моделі наноструктурних матеріалів, процесів багатокутової рівноканальної екструзії, електроспікання порошків.

Приклади прикладних розробок
Розроблено способи та пристрої для багатокутової рівноканальної екструзії, що забезпечують можливість реалізації інтенсивних пластичних деформацій і формування субмікрокристалічної структури високоміцних металів і сплавів. Методами пакетної гідроекструзії і гідростатичного волочіння отримані довгомірні дротові вироби з міді волокнистої будови і композиту на основі міді з ніобій-титановими волокнами з рекордним рівнем міцності. Створена технологія виготовлення з порошкових композицій, в тому числі з нанопорошків, високоплотних зразків методами електророзрядного спікання і пластичної деформації при високому тиску. Розроблено технологію отримання оксидних нанопорошків, яка реалізована для систем на основі ZrO2, LaMnO3  і ін., що дозволяє збільшити термін служби керамічних виробів більш ніж в 10 разів. Розроблено комплекс обладнання і технології для структурної модифікації виробів з полімерів з використанням високих гідростатичних тисків. Розроблено і доведений до серійного виробництва цифровий контактний термограф, призначений для діагностики і моніторингу лікування захворювань молочної залози.

Наукове співробітництво
Інститути і вузи НАН України, Польщі, Німеччини, Ізраїлю, Франції, Італії, Чехії та інших країн.

Обрані публікації

1. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин. Эффект памяти формы в полимерах и его применение. К.: Наук. думка, 2005.
2. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин, В.З. Спусканюк. Теория и практика гидроэкструзии. К.: Наук. думка, 2007.
3. В.А.Белошенко, Я.Е. Бейгельзимер, В.Н.Варюхин. Твердофазная экструзия полимеров. К.: Наук. думка, 2008.
4. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин, Н.И. Матросов, Э.А. Медведская. Гидропрессование волокнистых композиционных материалов. К.: Наук. думка, 2009.
7. В.А. Белошенко, В.Ю. Дмитренко, В.В. Чишко. Модификация структуры и свойств Cu-Fe композитов методами обработки давлением. ФММ. 116, 484 (2015).
8. V.A. Beloshenko, A.V. Voznyak, Yu.V. Voznyak. Effect of equal-channel multiple-angular extrusion on the physical and mechanical properties of glassy polymers. J. Appl. Polym. Sci. 132, 42180 (2015).
9. M. Lakusta, I. Danilenko, T. Konstantinova, G. Volkova. Influence of obtaining conditions on kinetics of the initial sintering stage of zirconia nanopowders/ Nanoscale Research Letters 11, 238-244, (2016).
10. Victor Beloshenko, Yuri Voznyak, Andrei Voznyak, Bogdan Savchenko New approach to production of fiber reinforced polymer hybrid composites // Composites Part B: Engineering. – Vol. 112. – P. 22-30 (2017).
11. V.A. Beloshenko, A.V. Voznyak, Yu Voznyak, L.A. Novokshonova, V.G. Grinyov Effect of simple shear induced orientation process on the morphology and properties of polyolefin/graphite nanoplates composites // Composites Science and Technology. –Vol. 139. – 47-56 (2017).
12. I. Danilenko, G. Lasko, I. Brykhanova, V. Burkhovetski, L. Ahkhozov The Peculiarities of Structure Formation and Properties of Zirconia-Based Nanocomposites with Addition of Al2O3 and NiO // Nanoscale Research Letters. – Vol. 12. – P. 125-134 (2017).
13. V.A. Beloshenko, Y.E. Beygelzimer, Yu.V. Voznyak, B.M. Savchenko, V.Yu. Dmitrenko Reinforcing effect caused by equal channel multiple angular extrusion of polymers manufactured by the FDM process: Experimental investigation and mathematical modeling // J. Appl. Polym. Sci. – Vol. 135, № 4. – Р. 45727 (2018).
14. I. Danilenko, I. Bryukhanova, L. Loladze, L. Akhkozov, T. Konstantinova Formation of zirconia wear resistant composites via decomposition of unstable solid solutions in nanopowders – An aspects and advantages of the technology // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – Vol. 71. – Р. 135-140 (2018).
15. V.A. Beloshenko, V.P. Plavan, N.M. Rezanova, B.M. Savchenko, I.Vozniak. Production of high-performance multi-layer fine-fibrous filter material by application of material extrusion–based additive manufacturing // Int. J. Adv. Manufact. Techn. – Vol. 101. – p. 2681–2688. (2019) https://doi.org/10.1007/s00170-018-3152-x
16. I. Danilenko, O. Gorban, P. Maksimchuk, O. Viagin, Y. Malyukin, S. Gorban, G. Volkova, V. Glasunova, M. G. Mendez-Medrano, C. Colbeau-Justin, T. Konstantinova, S. Lyubchyk. Photocatalytic activity of ZnO nanopowders: The role of production techniques in the formation of structural defects. // Catalysis Today. – Vol. 328. – p. 99-104. (2019) https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.01.021.
17. V. Beloshenko, A. Voznyak, I. Vozniak, B. Savchenko. Effects of orientation ordering of low-density polyethylene – multi walled carbon nanotubes composites determined by severe plastic deformation // Polym. Eng. Sci. – Vol. 59, Issue 4. – p. 714-723. (2019) https://doi.org/10.1002/pen.24987
18. V. Beloshenko, Iu. Vozniak, Y. Beygelzimer, Y. Estrin, R. Kulagin. Severe Plastic Deformation of Polymers // Mater. Trans. – Vol. 60, Issue 7. – p. 1192-1202. (2019) https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201912
19. I. Danilenko, O. Gorban, P. Pedro, J Viegas, O. Shapovalova, L. Akhkozov, T. Konstantinova. S. Lyubchyk. Photocatalytic Composite Nanomaterial and Engineering Solution for Inactivation of Airborne Bacteria. // Topics in Catalysis. (2020). https://doi.org/10.1007/s11244-020-01291-2
20. M. Lakusta, I. Danilenko, G. Volkova, L. Loladze, G. Golovan, I. Brukhanova, V. Glazunova, I. Popov, O. Mazur, T. Konstantinova. Effect of mechanical activation on sintering behaviour of tetragonal zirconia nanopowders. Ceramics International. – Vol. 46, Issue 9. – p. 13953-13960. (2020) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.193
21. I. Danilenko, M. Lakusta, L. Loladze, G. Volkova, I. Popov, V. Glazunova, T. Konstantinova.  Effect of alumina added by mechanical mixing and co-doping on the densification mechanisms of zirconia nanoparticles at the initial stage of sintering. // Results in Physics. – Vol. 19. – p. 103495. (2020) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103495
22. Iu. Vozniak, V.Beloshenko, B.Savchenko, A.Voznyak. Improvement of mechanical properties of polylactide by equal channel multiple angular extrusion // Appl. Polym. Sci. – Vol. 138. – p. 49720. (2021)
23. I. Danilenko, M. Lakusta, L. Loladze, G. Volkova, V. Glazunova, I. Nosolev, L. Akhkozov, T. Konstantinova. Effect of particle proximity on changing of diffusion mechanism of 3Y-TZP nanoparticles at the initial stage of sintering. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – Vol. 95. – p. 105442. (2021) https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105442