Контакти

Звіти по науці


ЗВІТ про наукову роботу кафедри фізики металів у 2018 році

У поточному році загальна чисельність штатних науково-педагогічних працівників становила 10 осіб + 2 (погодин.), з них 2 + 2 (погодин.) доктори та 7 кандидатів наук. Виконання наукових робіт забезпечувалося силами: штатних працівників, що виконують НДДКР – 1особа на д/б темах (1к.н.), сумісників та осіб, що працюють за договорами – 11 осіб, в т.ч. 5 докторів та 3 кандидати наук. Крім того до виконання робіт залучалися наукові кадри провідних установ НАН України у кількості: 5 осіб (сумісники), в т.ч. 4 доктори та 1 кандидат наук.

За звітний період з використанням результатів виконаних робіт підготовлено до захисту 2 дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук; опубліковано 22 статті: з них 7 – у зарубіжних фахових виданнях 15 – у фахових виданнях України, у наукових виданнях, що входять до міжнародних науковометричних базах даних (Scopus-18, Web of Science–16); опубліковано 99 тездоповідей у наукових виданнях; зроблено 99 доповідей на 21 конференції, в т.ч. 93 доповіді на 17 міжнародних конференціях (з них 30 доповідей на 10 закордонних конференціях); отримано 1 патент та 8 свідоцтв про реєстрацію авторського права на твір наукового характеру, подано 1 заявку на патент.

Кількість цитувань у наукометричних базах даних становить 2253 (Scopus – 700, Web of Science – 698, Google Scholar – 855).

Загальний обсяг фінансування у 2018 р. становив 1071,41 тис.грн. 2 роботи фінансувалися із загального фонду (2201020): 711,41 тис. грн.: 2915ф – 161,41 тис. грн.; 2101ф – 550 тис. грн.; (2201040): 2102п – 360 тис. грн.  в т.ч. 1 робота є завершеною у 2018 р. (Д/б 2915ф); 2 роботи є перехідними (Д/б 2101ф, Д/б 2102п); грант президента України для підтримки досліджень молодих вчених (договір з МОН) – 1 НДР: Ф75/146-2018 (60 тис. грн).  Виконуються 6 ініціативних наукових робіт.

Кафедра проводить спільні наукові дослідження з закордонними організаціями та бере участь у виконанні 5 спільних наукових проектів, 1 контракту, 5 грантів з Німеччиною, Францією, Японією, Норвегією, Китаєм, Великою Британією, Азербайджаном.

Загальна кількість молодих учених складає 11 осіб (з них 4 кандидати наук), кількість аспірантів складає 6 осіб. 1 з мододих вчених (к.т.н.) одержав грант Президента України для підтримки наукових досліджень молодих учених у 2018 р. та став лауреатом Стипендіі Кабінету Міністрів України для молодих вчених 2018 р. За участі молодих вчених опубліковано 44 праці (2 авторських свідоцтва, 1 глава у колективній монографії, 12 статей, з них у фахових виданнях України – 8, статей у зарубіжних виданнях – 4,  в тому числі: у міжнародних наукометричних базах даних (Scopus) – 12; 29 тез доповідей).

До виконання наукової роботи залучалось 57 студентів (з них 6 з оплатою по  Д/б темам). За участі студентів опубліковано 78 праць (4 охоронні документи, 8 статей, з них 2 у зарубіжних та 6 у фахових виданнях України, в тому числі: у міжнародних наукометричних базах даних (Scopus) – 5; 66 тез доповідей), з них самостійно – 3тези доповідей, у співавторстві – 75; 4 студенти брали участь у зарубжних конференціях. 3 студенти брали участь у міжнародному конкурсі на виконання сумісних науково-дослідних проектів та отримали гранти,1 студент став учасником Всеукраїнського конкурсу студентських наукових робіт.

За результатами наукових досліджень студентами захищено 12 магістерських дисертацій, 2 дипломних роботи спеціаліста, 26 бакалаврськихробіт.

1 стартап-проект переміг у конкурсі «Sikorsky Challenge 2018».

У 2018 році проведена чергова ХІ міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективні технології на основі новітніх фізико-матеріалознавчих досліджень та комп’ютерного конструювання матеріалів».


ЗВІТ про наукову роботу кафедри фізики металів у 2017 році

У поточному році загальна чисельність штатних науково-педагогічних працівників становила 14 осіб, з них 2 + 1(погодин.) доктори та 10 кандидатів наук. Виконання наукових робіт забезпечувалося силами: штатних працівників, що виконують НДДКР – 3 особи на д/б темах (з них 2 кандидати наук), сумісників та осіб, що працюють за договорами – 6 осіб, в т. ч. 3 доктори та 2 кандидати наук. Крім того до виконання робіт залучалися наукові кадри провідних установ НАН України у кількості: з січня до липня 3 особи (сумісники), в т.ч. 3 доктори наук, з вересня до листопада – 1 особа (д.т.н.).

За звітний період з використанням результатів виконаних робіт видано 2 монографії; 1 навчальний посібник; підготовлено до захисту 3 дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук; опубліковано 21 стаття: з них 17 у фахових виданнях України, 4 – у зарубіжних фахових виданнях; 14 – у наукових виданнях, що входять до міжнародних науковометричних базах даних (Scopus, Web of Science); опубліковано 107 тездоповідей у наукових виданнях; зроблено 107 доповідей на 21 конференції, в т.ч. 93 доповіді на 13 міжнародних конференціях (з них 23 доповіді на 5 закордонних конференціях); отримано 5 свідоцтв про реєстрацію авторського права на твір наукового характеру. Кількість цитувань у наукометричних базах даних становить 780 (у Scopus – 504, у Web of Science – 276).

Загальна кількість молодих учених складає 10 осіб (з них 4 кандидати наук), кількість аспірантів складає 5 осіб.

Загальний обсяг фінансування у 2017 р. становив 537,23 тис. грн. 3 роботи фінансувалися із загального фонду (2201020): Д/б 2816-ф – 128, 41 тис. грн.; Д/б 2811-ф–247,41 тис.грн.; Д/б 2915-ф–161,41 тис.грн., в т.ч. 2 роботи є завершеними у 2017 р. (Д/б 2816-ф, Д/б 2811-ф); 1 робота є перехідною (Д/б 2915-ф).

Кафедра проводить спільні наукові дослідження з закордонними організаціями та бере участь у виконанні 5 спільних наукових проектів, 1 програми, 7 грантів з Німеччиною, Францією, Японією, Польщею, Норвегією, КНР, Великою Британією.

До виконання наукової роботи залучалось 91 студент (без оплати). За участі студентів опубліковано 84 праці (1 навчальний посібник, 1 методичні вказівки, 6 статей у фахових виданнях України (54 стор.), в тому числі: у міжнародних наукометричних базах даних (Scopus і Web of Science) – 3; 76 тез доповідей, з них самостійно – 10 тез доповідей, у співавторстві – 74 (1 навчальний посібник, 1 методичні вказівки, 6 статей у фахових виданнях України, 66 тез); 8 студентів брали участь у зарубжних конференціях. 4 студентів брали участь у міжнародному конкурсі на виконання сумісних науково-дослідних проектів та отримали гранти, 2 стедентів є стипендіатами Верховної Ради України та 1 – стипендіат ректора «КПІ ім. Ігоря Сікорського», 1 студент є співавтором проекту, що вийшов до фіналу Фестивалю інноваційних проектів “Sikorsky Challenge”.

За результатами наукових досліджень студентами захищено магістерських дисертацій, 9 дипломних робіт спеціаліста, 28 бакалаврськихробіт.

У 2017 році проведена чергова Десята міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективні технології на основі новітніх фізико-матеріалознавчих досліджень та комп’ютерного конструювання матеріалів».

Науковий керівник кафедри Сидоренко С.І. нагороджений медаллю Національної академії наук України “За наукові досягнення”. Професори кафедри Волошко С.М. та Макогон Ю.М. отримали дипломи «Викладач-дослідник – 2016».


ЗВІТ про наукову роботу кафедри фізики металів у 2016 році

В поточному році загальна чисельність штатних науково-педагогічних працівників становила 13 осіб, з них 2 доктори та 9 кандидатів наук. Виконання наукових робіт забезпечувалося силами: штатних працівників, що виконують НДДКР – 3 особи на д/б темах (з них 2 кандидати наук), сумісників та осіб, що працюють за договорами – 8 осіб, в т. ч. 4 доктори та 2 кандидати наук. Крім того до виконання робіт залучалися наукові кадри провідних установ НАН України у кількості 4 особи (сумісники), в т.ч. 4 доктори наук.

Чисельність штатних працівників кафедри, які виконують НДДКР становила особи (держбюджетна тематика), в т.ч. 3 кандидати наук. Чисельність сумісників та осіб, які працювали за договорами, становила 8 осіб, в т.ч. 4 доктори наук та 2 кандидати наук.

Загальна кількість молодих учених складає 12 осіб (з них 4 кандидати наук), кількість аспірантів складає 6 осіб.

Чисельність студентів, які брали участь у науково-дослідній діяльності у рамках курсових, дипломних робіт спеціалістів, бакалаврів та магістерських дисертацій складає 66,7 % від загального контингенту студентів 135 очної форми навчання.

Загальний обсяг фінансування у 2016 р. становив 501,29 тис. грн.

3 роботи фінансувалися із загального фонду (2201020): Д/б 2816-ф – 119,82 тис. грн.; Д/б 2811-ф – 230,86 тис. грн.; Д/б 2915-ф – 150,61 тис. грн., в т.ч. 1 робота була прийнята до виконання у 2016 році (Д/б 2915-ф), 2 роботи були прийняти до виконання у 2015 році (Д/б 2816-ф, Д/б 2811-ф); у 2016 році 3 роботи є перехідними.

За звітний період з використанням результатів виконаних робіт видано навчальний посібник; захищена 1 кандидатська дисертація; підготовлені до захисту 2 дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних  наук; опубліковано 21 стаття: з них 16 у фахових виданнях України, 5 – у зарубіжних фахових виданнях; 14 – у наукових виданнях, що входять до міжнародних науковометричних базах даних (Scopus та інших); за участю студентів отримано 1 патент, опубліковано 5 статей та 69 тез доповідей (з них 12 тез доповідейсамостійно); опубліковано 100 тездоповідей у наукових виданнях; зроблено 100 доповідей на 11 конференціях, семінарах, в т.ч. 75 доповідей на 8 міжнародних конференціях (з них 16 доповідей на 2 закордонних конференціях), 53 доповіді(в т.ч. 12 самостійних)за участі 42 студентів; отримано 1 патент України на корисну модель, подано 2 заявки на реєстрацію свідоцтв про авторське право на твір наукового характеру. До виконання залучалось 90 студентів (без оплати). За результатами наукових досліджень студентами захищено магістерських дисертацій, 5 дипломних робіт спеціаліста, 27 дипломних робіт бакалавра. У навчальний процес впроваджено 13 розробок.


ЗВІТ про наукову роботу кафедри фізики металів у 2015 році

2607-ф – «Формування нанорозмірних магнітно-твердих плівок FePt, легованих Ag, Au, Cu, для підвищення щільності магнітного запису і зберігання інформації» (Керівник д.т.н., проф. Макогон Ю.М.)

Сворені нові засади формування стабільних нанорозмірних магнітно-твердих плівок FePt з  впорядкованою фазою L10(FePt)  шляхом регулювання швидкості твердотільних реакцій за допомогою використання додаткових шарів легуючих елементів (Ag, Au, Cu) як регуляторів дифузійних потоків. Досягнуто зменшення на 100 К температури утворення магнітно-твердої фази L10(FePt)   за рахунок екстра рушійної сили при створенні додаткових меж розділу і напруженого стану, що прискорює  процеси дифузійного упорядкування.. Зменшення магнітної взаємодії між зернами  і, як наслідок, збільшення коерцитивної сили  досягається шляхом введення проміжних  шарів елементів Ag, або Au, які  нерозчинні в плівках Fe50Pt50.  Запропоновано новий науковий підхід застосування при  термічній обробці замість вакууму атмосфери Ar з 3 об.% Н2, що  дозволяє нейтралізувати оксидоутворюючу дію O2. Втілення атомів водню в решітку фази L10-FePt викликає формування твердих розчинів, що забезпечує термічну стабілізацію розміру зерен фази L10-FePt на рівні 20 нм і мінімазцію поверхневої шорсткості плівкового матеріалу на рівні ±2 нм.  

 Вперше отримано за рахунок збільшення рівня стискуючих напружень в плівці  на  підкладинках монокристалічного Al2O3(0001) орієнтаційне [001] зростання зерен фази L10FePt з розташуванням вісі легкого намагнічуванняc перпендикулярно до підкладинки. Створена і експеріментально підтверджена модель, що  формування гомогенного шару FePt в плівках  Pt/Fe і Pt/Ag/Fe на SiO2/Si(001)  відбувається шляхом перетворень, індукованих зернограничною дифузією, при цьому гомогенний шар формується через рух границь зерен у напрямках, перпендикулярних до їх вихідного положення.

Результати НДР впроваджено у навчальний процес: розроблено 2 нових розділів   в лекційних курсах з дисциплін  “Тонкоплівкове матеріалознавство”, “Матеріалознавчі основи інженерії поверхні” із тематичними розділами: “Багатошарові гетероструктури в магнітних нанорозмірних матеріалах”, “Нанорозмірні плівкові матеріали для високої щільності магнітного запису і збереження інформації”, під час виконання курсових, дипломних та магістерських робіт. Оновлені цикли лабораторних робіт “Рентгеноструктурний фазовий аналіз нанорозмірних плівок”, “Резистометричний аналіз нанорозмірних плівок”, “Оцінка напруженого стану нанорозмірних плівкових композицій”, “Оцінки розподілу хімічного складу  плівки методом резерфордівського зворотнього розсіювання”, “Особливості дослідження  морфології поверхні нанорозмірних плівок за допомогою атомно- силової мікроскопії”, “Визначення магнітної структури нанорозмірних плівок методом МСМ (магнитно-силової мікроскопії)”, “Оцінка магнітних властивостей методом  SQUID – магнетометрії”, “Розрахунок анізотропії магнітної енергії нанорозмірних плівок по кривим намагнічування”. Захищено 1 кандидатська і підготовлено до захисту 2 кандидатських дисертації ; видано  монографія (1 розділ) та 1 підручник з грифом МОН; опубліковано: 15 статтяй (у тому числі зі студентами 3), 6  статей у міжнародних виданнях, 15 публікацій у журналах наукометричних БД; зроблено 41 доповдіь  на 27 конференціях (з них 29 – на міжнародних), студентами – 19  тез доповідей; одержано 3 патента України.  До виконання НДР залучено 21 студентів. Студентами захищено 5 магістерських робіт, 2  дипломних проектів спеціаліста.

 Розробка перевищує світові аналоги. Запропоновані підходи та методи мають універсальний характер і можуть бути застосовані при виготовленні функціональних елементів наноелектроніки, наноелектрики. Розроблено рекомендації щодо вибору технологічних параметрів процесу  формування і стабілізації магнітно-твердих плівок FePt, застосування яких дозволить підвищити щільність магнітного запису і збереження інформації.

2816-ф – «Фізико-хімічні основи зміцнення поверхні легких конструкційних сплавів ультразвуковою ударною обробкою за кріогенних температур» (Інженерно-фізичний факультет, керівник С.М. Волошко)

Доведено можливість механічного легування поверхневих шарів алюмінієвого сплаву Д16 та армко-Fe шляхом їх спільної ультразвукової ударної обробки в інертному середовищі за умов квазігідростатичного стиснення. Максимальна концентрація Fe у приповерхневих шарах сплаву Д16 після обробки з амплітудою ультразвукового перетворювача А=25 мкм впродовж 100 с становить ~10-12 ат.%. Неочікуваним результатом є поверхнева сегрегація Cu (до ~30 ат.%) у локальних ділянках поверхні. На контактній поверхні армко-Fe після такого режиму УЗУО вміст Al досягає 90 ат.%, одночасно відбувається масоперенесення і інших компонентів сплаву Д16 – Cu, Mg та  Mn.

Показано, що збільшення мікротвердості поверхні сплаву Д16 ультразвуковою ударною обробкою за умов контакту із пластиною армко-Fe (порівняно із вихідним станом сплаву Д16) обумовлене синергетичним впливом наступних факторів: зменшенням розміру ОКР, збільшенням рівня мікродеформації кристалічної гратки та механохімічною взаємодією Al з Cu та Fe в процесі деформації. Відомо, що у системі Al–Cu–Fe за певних умов у області концентрацій 62,5-70 ат.% Al, 20-25 ат.% Cu та 10-12,5 ат.% Fe можуть формуватись різні фази: як інтерметалідні (апроксимантні), так і квазікристалічна (ікосаедрична і-фаза близького до зафіксованого хімічного складу Al62Cu25,5Fe12,5). Встановлення структури утворених фаз потребує подальших досліджень.

Результати досліджень можуть стати фізичною основою для розробки нової технології поверхневого легування легких конструкційних сплавів за допомогою ультразвукової ударної обробки.

2811-ф – «Формування градієнтних станів в наношарових металевих плівкових композиціях через процеси на зовнішній поверхні» (Інженерно-фізичний факультет, керівник С.І. Сидоренко)

Методом магнетронного осадження отримано зразки шаруватих нанорозмірних плівкових композицій на основі сплаву FePt на хімічно інертних підкладинках SiO2/Si(001).

Вивчено вплив товщини проміжного шару Ag на фазові перетворення в тонкоплівкових композиціях FePt/Ag/FePt. Виявлено, що збільшення товщини проміжного шару Ag від 7,5 нм до 30 нм в плівкових композиціях з шарами сплаву Fe50Pt50 приводить до зменшення температури утворення хімічно-впорядкованої фази L10-FePt на ~100 К. Можливе пояснення даного явища полягає в різниці між напруженими станами, що виникають в досліджуваних плівкових композиціях внаслідок різниці температурних коефіцієнтів лінійного розширення шарів та підкладинки.

Також виявлено, що збільшення товщини проміжного шару Ag приводить до збільшення значення коерцитивної сили композицій, що може бути наслідком насичення границь зерен фази L10-FePt немагнітною компонентоюі обмеженню обмінної взаємодії між зернами. Визначено, що введення проміжного шару Ag товщиною 30 нм сприяє формуванню в плівковому матеріалі переважної орієнтації зерен, за якої відбудеться поворот вісі легкого намагнічування у напрямку, перпендикулярному до підкладинки.

Досліджено процеси низькотемпературного дифузійного фазоутворення в шаруватих системах Pt/Fe з додатковими проміжними шарами. Методом магнетронного осадження отримано серії модельних зразків шаруватих тонкоплівкових композицій Pt/Fe та Pt/Au/Fe на підкладинках монокристалічного Al2O3(0001).

Зразки піддано низькотемпературному (330оС) відпалу з різною тривалістю (до 62 годин) у високому вакуумі.

Виявлено, що в даному випадку гомогенізація складу плівкових композицій і формування невпорядкованої фази A1-FePt та впорядкованої фази L10-FePt відбуваються за специфічним механізмом – шляхом індукованих зернограничною дифузією перетворень, при яких кінцевий гомогенний шар формується через рух границь зерен у напрямках, перпендикулярних до їх вихідного положення. 

При цьому показано, що введення проміжного шару Au товщиною 10 нм між шарами Pt товщиною 15 нм і Fe товщиною 15 нм приводить до прискорення низькотемпературної гомогенізації шарів та збільшення ступеню впорядкування і коерцитивної сили фази FePt. При цьому результати пошарового хімічного аналізу методом мас-спектрометрії вторинних нейтральних часток засвідчили «рух» шару Au при низькотемпературній термічній обробці в напрямку підкладинки плівкової композиції. Виявлено механізм впливу проміжного шару Au на закономірності дифузійного фазоутворення в шаруватих плівкових композиціях Pt/Fe: напруження, які виникають на границях поділу між шарами плівкових композицій внаслідок невідповідності параметрів їх кристалічної будови і різниці в температурних коефіцієнтах їх лінійного розширення сприяють прискоренню дифузійних процесів і перебігу процесу впорядкування. А зменшення магнітної взаємодії між зернами фази L10-FePt внаслідок насичення їх границь золотом приводить до збільшення коерцитивної сили впорядкованої фази. Крім того, утворення фази A1-FePt може відбуватись і в границях зерен вихідного шару Au, що також є джерелом виникнення додаткових напружень.


ЗВІТ про наукову роботу кафедри фізики металів у 2014 році

2509-ф – «Термічна стабільність та експлуатаційна надійність нанорозмірних металевих плівок на діелектриках та напівпровідниках» (Інженерно-фізичний факультет, керівник С.М. Волошко)

Розроблено комплексний науковий підхід для врахування «перехресних ефектів» впливу фізико-технологічних параметрів термічного осадження на структуру і властивості нанорозмірних металевих плівок Cu-Sn, Cu-Mn, Cu-Sn-Mn, Ni-Au, Cu-Au, Ti-Ag, Fe-Pt, Ag-Pd, Pd-Ho. Встановлено загальні закономірності перебігу дифузійних процесів внаслідок подальшої термічної обробки у кисень- та водневмісних атмосферах. Показано вплив фактору нанорозмірності, який проявляється в тому, що у досліджуваних плівкових композиціях порівняно із масивними матеріалами та системами субмікронної товщини спостерігається: інша послідовність та температурні інтервали формування фаз; наявність фаз, нетипових для масивного стану в певних температурних інтервалах або відсутність фаз, які мають формуватися за діаграмою фазової рівноваги; існування одночасно метастабільних, але кінетично стійких пересичених твердих розчинів різної концентрації. Встановлений взаємозв’язок процесів реакційної багатофазної дифузії, пороутворення, формування оксидних шарів та їх впливу на термічну стабільність та електрофізичні властивості. Розвинуто модельні уявлення щодо механізмів та кінетики термічно-стимульованої дифузії (із врахуванням ієрархічної будови нанокристалічних матеріалів, бімодальної структури границь зерен та упорядкування),  а також специфічних ефектів, обумовлених інверсією матеріалів шарів, впливом додатково нанесених шарів, фізико-хімічними процесами на внутрішніх границях розділу, формуванням оксидних шарів на зовнішній поверхні та пористості в об’ємі. Доведено, що процеси оксидо- та гідридоутворення на зовнішній поверхні стимулюють розвиток дифузійного масопереносу за зернограничним механізмом та термодинамічно визначають закономірності фазоутворення в об’ємі; на цій основі запропоновано феноменологічні та аналітичні моделі дифузії у нанорозмірних шарах. Застосовано також підходи «ab initio», Car-Parinello молекулярної динаміки, кінетичної моделі Monte Carlo з метою комп’ютерного моделювання та оптимізації досліджуваних процесів. Запропоновано металознавчі критерії для визначення режимів термічної обробки, які забезпечують підвищення термічної стабільності металевих плівкових контактів як частини мікроелектронних пристроїв із більш високими ступенем інтеграції, щільністю монтажу, швидкодією, надійністю та іншими характеристиками.

            Результати роботи впроваджено в навчальний процес: поставлено нові спецкурси «Атомний дизайн та зондові нанотехнології модифікації поверхні», «Комп’ютерне конструювання матеріалів»; розроблено 3 нових розділи з 3 дисциплін («Інформаційні та комунікаційні технології у науковій діяльності матеріалознавця» з дисципліни «Інформаційні технології розв’язання фізико-технічних задач», «Зерногранична дифузія в нанокристалічних матеріалах з ієрархічною структурою» з дисципліни «Теорія тепло- та масопереносу», «Матеріалознавчі основи ортопедичної стоматології» з дисципліни «Міждисциплінарні проблеми фізичного матеріалознавства»), впроваджено комп’ютерний практикум з дисципліни «Комп’ютерне моделювання процесів тепло- та масопереносу». Захищено одну кандидатську дисертацію, одну прийнято до захисту, одну підготовано до захисту. Виконано 3 міжнародні проекти VISBY, CRDF, CNRS. Видано дві монографії, три навчальних посібника, методичні вказівки, 4 патенти, 4 свідоцтва про реєстрацію авторського права, представлено експонати на V Міжнародній виставці «Металообробка. Інструмент. Пластмаса – 2013» та у  Науковому парку «Київська політехніка». Опубліковано: 30 статей, з яких 15 – у міжнародних виданнях із високим імпакт-фактором (у т.ч. зі студентами 3, аспірантами 7), 3 – у журналах наукометричних БД; 12 – у фахових виданнях України, зроблено 51 доповідь на конференціях (з них 49 – на міжнародних, 25 – студентами). Захищено 20 дипломних робіт, одержано премію НАН України за кращу науково-дослідну роботу серед студентів вищих навчальних закладів, гранти та стипендії за програмами Erasmus Mundus, Visegrad Scholarship, ESRF (European Synchrotron Radiation Facility, ILL (Institut Laue-Langevin, International Neutrons Research Centre), VISBY, «Завтра. UA».  

Робота відповідає світовому рівню. Одержані результати відкривають нові технологічні можливості керованого формування наперед заданих структурно-концентраційно-фазових розподілів речовини, досягнення якісно нового – підвищеного – ступеня керованості і відтворюваності процесів виробництва тонких і надтонких плівок, тонких приповерхневих шарів, шаруватих композицій металів і металічних сплавів нанометрової товщини, досягнення якісно нових властивостей і характеристик, збільшення відсотку виходу годних. Галузі використання: мікро- та наноелектроніка, оптоелектроніка, нанотехнології, тонкоплівкове матеріалознавство, медична інженерія поверхні, гетерогенний каталіз, захисні покриття, мікроробототехніка, мікромеханічні прилади для медицини, сенсорні  та тензорні датчики.

2510-ф – «Формування функціональних та біосумісних композиційних покриттів на сплавах титану і заліза, зміцнених вуглецевими нанотрубками та елементами втілення, за умов екстремальних енергетичних впливів» (інженерно-фізичний факультет, керівник С.І. Сидоренко)

Вперше розвинуто наукові основи принципово нового способу формування біосумісних (із сплавами титану) покриттів з вуглецевими нанотрубками (ВНТ) на полікристалічних шарах окису кремнію з нікелевими та залізними каталітичними центрами, які отримані методом CVD для імплантатів, протезів опорно-рушійного апарату людини та медичних інструментів. Вперше була запропонована модель фізико-хімічних процесів формування композиційних покриттів при лазерному опромінюванні підкладок з ВНТ з попередньо нанесеним шаром порошку гідроксиапатиту.

Із використанням методу електроіскрового (ЕІЛ) та лазерного (ЛЛ) легування запропоновано створення покриттів на сплавах заліза різного функціонального призначення з підвищеними фізико-механічними властивостями. При застосуванні нових технологічних прийомів ЕІЛ та ЛЛ з використанням нас ичувальних середовищ комплексного складу (за рахунок дворазової зміни насичувальної атмосфери під час ЕІЛ та додавання порошкоподібних карбідів Cr3C2, TiC, ZrC, графіту у рідинне середовище та з використанням  під час ЛЛ порошкоподібних (ТіС, TiN) та пастоподібних обмазок) встановлена можливість збільшити поверхневу твердість сплавів заліза до 4 – 10 ГПа та підвищити рівень зносостійкості у 4 – 8 разів внаслідок додаткового збагачення поверхні карбідами, нітридами та карбонітридами. Розвинуто методи розрахунку розподілу температури в приповерхневому шарі сплавів заліза та його зміну з часом в процесі ЛЛ. Запропоновано механізм зміцнення матеріалу в зоні лазерної дії в процесі лазерної обробки за наявності обмазок.

Результати роботи впроваджено в навчальний процес: розроблено нові лабораторні роботи «Іонно-плазмовий метод отримання вуглецевих нанотрубок»; «Високотемпературний диференційний термічний аналіз»; «Визначення кінетики масоперенесення в процесі формування багатокомпонентних покриттів методом пошарового електроіскрового легування» в рамках курсу «Основи техніки фізичного експерименту», розроблений новий модуль курсу лекцій «Високоенергетичні методи отримання біосумісних матеріалів».

Захищено дві кандидатські дисертації, підготовлені розділи докторської дисертації. Видано одну монографію, підготовлено навчальний посібник, опубліковано 7 статей, зроблено 31 доповідь на 16 конференціях (з них 15 міжнародних); одержано 5 свідоцтв про реєстрацію авторського права. За результатами наукових досліджень студентами захищено 3 магістерські роботи, 3 дипломні роботи спеціалістів та 10 бакалаврських  робіт.

Робота відповідає світовому рівню. Отримані результати дозволили розробити принципово новий спосіб формування біосумісних покриттів для імплантатів та протезів опорно-рушійного апарату людини, які за своїми фізико-механічними та біологічними властивостями перевищують існуючі аналоги і водночас можуть бути економічно-вигідними для широкого застосування.

Планується науково-практичні результати, отримані в роботі, використовувати для розробки новітніх технологій серійного виробництва протезів та імплантатів в стоматології, хірургії опірно-рушійного апарату людини, медичних інструментах, тощо, а також для створення покриттів з підвищеною адгезією до матеріалів основи з різним функціональним призначенням методом електроіскрового та лазерного легування, для досягнення якісно нових властивостей і характеристик.

2607-ф – «Формування нанорозмірних магнітно-твердих плівок FePt, легованих Ag, Au, Cu, для підвищення щільності магнітного запису і зберігання інформації» (Керівник д.т.н., проф. Макогон Ю.М.)

Методом пошарового магнетронного осадження шарів чистих металів Pt і Fe товщиною 15 нм і шару Ag товщиною 0; 10; 15 і 30 нм на підкладинку монокристалічних оксиду алюмінію Al2O3(0001) і MgO(001) були отримані зразки нанорозмірних плівкових композицій Pt/Fe/Al2O3(0001), Pt/Ag/Fe/Al2O3(0001), Pt/Fe/MgO(001) і Pt/Ag/Fe/MgO(001). Товщина шарів визначалася з тривалості осадження (розрахована зі швидкості розпорошення кожної мішені) і перевірена за допомого профілометричного аналізу. Зразки плівкових композицій були відпалені у атмосфері проточного N2 в температурному інтервалі 620 – 1170 К.

Встановлено, що надструктурний рефлекс (001) хімічно впорядкованої фази L10(FePt)ГЦТ від плівок на підкладці Al2O3(0001) з′являється після відпалу двошарової плівки Pt/Fe за температури 620 К, а тришарової Pt/Ag/Fe – за температури 670 К, інтенсивність якого значно збільшується зі збільшенням температури відпалу. Плівки мають структуру з вираженою текстурою (001), формування якої підтвердила візуалізована полюсна фігура (001). Текстура в тришарових плівках Pt/Ag/Fe є менш вираженою в порівнянні з двошаровими плівками Pt/Fe. Дослідження магнітних властивостей плівок Pt/Fe і Pt/Ag/Fe після відпалу в температурному інтервалі 970 – 1070 К показало, що криві намагнічування всіх плівок дуже подібні при вимірі в двох напрямках. Коерцитивна сила двошарової плівки Pt/Fe після відпалів за температур 970 і 1070 К складає 14 і 15,8 кОе, відповідно. Для плівок з проміжним шаром срібла ці значення збільшились до 17,7 і 24,2 кОе, відповідно. Тобто введення проміжного шару срібла і наступна термічна обробка є ефективним методом збільшення коерцитивної сили плівок.  

Встановлено, що осадження плівок Pt/Fe і Pt/Ag/Fe на підкладинки MgO(001) з кубічною структурою призводить до значного підвищення температури утворення хімічно впорядкованої L10(FePt)ГЦТ до 870 К в порівнянні з підкладинкою Al2O3(0001) з гексагональною структурою. З підвищенням температури відпалу інтенсивність даного рефлексу зростає і він стає вужчим. Однак інтенсивність фундаментального рефлексу (111) залишається більшою за інтенсивність рефлексу (001) навіть після високотемпературних відпалів, що свідчить про наявність сильної текстури (111) в плівках. Інтенсивність рефлексу (111) від срібла в тришаровій плівці також збільшується зі збільшенням температури відпалу.

Результати пошарового хімічного аналізу дуже схожі для плівок, осаджених на всі досліджувані монокристалічні підкладинки: навіть після відпалу при температурі 770 К спостерігається практично гомогенне перемішування шарів Pt і Fe. Цей факт свідчить про те, що тип монокристалічної підкладинки не впливає на швидкість дифузійних процесів, однак має сильний вплив на процес впорядкування і формування текстури в плівках.

Результати пошарового хімічного аналізу дуже схожі для плівок, осаджених як на підкладинки MgO(001) так і на підкладинки Al2O3(0001): навіть після відпалу при температурі 770 К спостерігається практично гомогенне перемішування шарів Pt і Fe. Можна допустити, що тип монокристалічної підкладинки не впливає на швидкість дифузійних процесів, однак має сильний вплив на процес впорядкування і формування текстури в плівках.

Встановлено, що рівень напружень в плівках, осаджених на монокристалічні підкладинки MgO(001), значно низчий в порівнянні з плівками, осадженими на монокристалічну підкладинку Al2O3(0001), що можна пояснити напруженим станом, який виникає через неспівпадіння кристалічних граток і температурних коефіцієнтів лінійного розширення плівки та підкладинки.

Роль проміжного шару срібла проявляється у збільшенні коерцитивної сили плівок після їх відпалу. Це може бути пояснено зменшенням магнітної взаємодії між зернами фази L10(FePt)ГЦТ через їх ізоляцію. Ізольовані зерна були сформовані через обмежену розчинність срібла в решітці FePt і його тенденцію до зернограничної і поверхневої сегрегації.