The object of research, development or design (in Russian) : Керамика на основе катионнозамещенного гидроксиапатита

The object of research, development or design (in Kazakh) : Катионалмасқан гидроксиопатит негізіндегі керамика

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является получение и комплексное исследование люминесцентных, фотокаталитических и каталитических свойств консолидированных керамических материалов на основе замещенного биогенного гидроксиапатита (био-ГА).

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – алмастырылған биогенді гидроксиапатит (био-ГА) негізінде консолидацияланған керамикалық материалдардың люминесценттік, фотокаталитикалық және каталитикалық қасиеттерін алу және жан-жақты зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Порошки био-ГА будут получены методом быстрого пиролиза из биосырья. Замещение будет проведено методом частичного растворения и осаждения суспензированных нано порошков. Керамика и керамические пленки будут изготовлены методами SPS. Образцы будут изучены современными физическими исследовательскими методами: спектроскопия, фотолюминесценция, рентгеновская дифракция, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (1 нм), электронная дифракция, элементный анализ.

Методы исследования (на казахском) : Био-ГА ұнтақтары биошикізаттан жылдам пиролиз арқылы алынатын болады. Ауыстыру тоқтатылған наноұнтақтарды ішінара еріту және тұндыру әдісімен жүзеге асырылады. Керамика және керамикалық пленкалар SPS әдістерімен өндірілетін болады. Үлгілер заманауи физикалық зерттеу әдістерін қолдану арқылы зерттелетін болады: спектроскопия, фотолюминесценция, рентгендік дифракция, жоғары ажыратымдылықтағы трансмиссиялық электронды микроскопия (1 нм), электронды дифракция, элементтік талдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : Первый год реализации проекта: было проведено выделение необходимого количества биогенного гидроксиапатита (био-ГА) из биологического сырья методом быстрого пиролиза и проведена идентификация методами РФА и ИК, оценены размеры нанокристаллов био-ГА и их агломератов методами СЭМ, ПЭМ, лазерного анализатора размера частиц и по РФА (по формуле Дебая – Шеррера). Были отработаны методы катионного замещения кальция на лантоноиды в био-ГА в водных средах и получены порошки состава Са10-хLх(PO4)6(OH)2 и Са10-хLх(PO4)6(OH)2-yFy (где L–замещенный лантаноид). Была оценена степень и тип катионного замещения, определены закономерности влияния замещения на параметры флуоресценции при возбуждении ультрафиолетовым и ближним инфракрасным излучением.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның бірінші жылы: биогенді гидроксиапатиттің қажетті мөлшері (био-ХА) биологиялық шикізаттан жылдам пиролиз арқылы бөлініп, XRF және IR әдістерімен анықталды, био-ХА нанокристалдары мен олардың агломераттарының өлшемдері SEM көмегімен бағаланды, TEM, лазерлік бөлшектер өлшемі анализаторы және XRF бойынша (Дебай-Шеррер формуласы бойынша). Сулы ортада кальцийді био-ГА лантанидтермен катиондық алмастыру әдістері әзірленді және Ca10-xLx(PO4)6(OH)2 және Ca10-xLx(PO4)6(OH)2-yFy (мұндағы L алмастырылған лантанид болып табылады) алынды ). Катионды алмастыру дәрежесі мен түрі бағаланып, ультракүлгін және жақын инфрақызыл сәулелермен қоздырылған кезде орынбасудың флуоресценция параметрлеріне әсер ету заңдылықтары анықталды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Проект предполагает разработку керамических материалов на основе катионно-замещенного биогенного гидроксиапатита, характеризующихся высокой плотностью, оптической прозрачностью и термостабильностью, полученных методом искрового плазменного спекания (SPS). Использование биосырья (костные отходы) и энергоэффективных методов синтеза снижает себестоимость и улучшает экологические показатели. Полученные материалы обладают улучшенными люминесцентными и фотокаталитическими свойствами, что открывает возможности их применения в оптоэлектронике, медицине и экологии, а также повышает потенциал коммерциализации, особенно в производстве светодиодов, сенсоров и фотокатализаторов для очистных систем.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба биогенді катион алмастырылған гидроксиапатит негізінде жоғары тығыздықты, оптикалық мөлдір және термиялық тұрақты керамикалық материалдарды жасауға бағытталған, оларды жасау үшін ұшқындық плазмалық агломерация (SPS) әдісі қолданылады. Биологиялық шикізатты (сүйек қалдықтары) пайдалану және энергия тиімді синтез әдістері шығындарды төмендетіп, экологиялық көрсеткіштерді жақсартады. Алынған материалдар жақсартылған люминесценттік және фотокаталитикалық қасиеттерге ие, бұл оларды оптоэлектроникада, медицинада және экологияда қолдануға мүмкіндік береді, сондай-ақ жарықдиодтар, сенсорлар және тазарту жүйелері үшін фотокатализаторлар өндірісінде коммерцияландыру әлеуетін арттырады.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : жүзеге асырылмаған

Efficiency (in Russian) : По итогам первого календарного года успешно проведены эксперименты по выделению биогенного гидроксиапатита методом быстрого пиролиза и выполнены катионные замещения кальция на лантаноиды. Полученные порошки продемонстрировали стабильную флуоресценцию при УФ и ближнем ИК возбуждении, что свидетельствует об успешной реализации целей и высокой эффективности выполненных работ в части разработки новых материалов для оптических приложений.

Efficiency (in Kazakh) : Бірінші жылдық жоспардың нәтижесі бойынша биологиялық шикізаттан жылдам пиролиз әдісімен биогендік гидроксиапатит сәтті алынып, кальцийді лантаноидтарға катионды алмастыру жұмыстары орындалды. Алынған ұнтақтар ультракүлгін және жақын ИҚ қоздыру кезінде тұрақты флуоресценция көрсетті, бұл оптикалық қолдануға арналған жаңа материалдарды жасау бойынша мақсаттардың табысты орындалғанын және атқарылған жұмыстың жоғары тиімділігін дәлелдейді.

Field of application (in Russian) : Разработанные в рамках проекта материалы на основе катионно-замещенного биогенного гидроксиапатита имеют широкий спектр применения. В медицине они могут использоваться в качестве биосовместимых люминесцентных меток для визуализации тканей и доставки лекарств, а также как материалы для покрытия имплантатов. В экологии они могут быть использованы в качестве фотокатализаторов для очистки воды и воздуха от органических загрязнителей и тяжёлых металлов. В области оптоэлектроники материалы находят применение в производстве сенсоров, светодиодов и солнечных элементов, благодаря их улучшенным люминесцентным и электрооптическим свойствам.

Field of application (in Kazakh) : Жоба аясында әзірленген катион алмастырылған биогенді гидроксиапатит негізіндегі материалдар кең қолдану ауқымына ие. Медицинада олар тіндерді визуализациялауға және дәрі-дәрмектерді жеткізуге арналған биосәйкестендірілген люминесценттік меткалар ретінде, сондай-ақ имплантаттардың қаптамасы ретінде қолданыла алады. Экологияда олар органикалық ластағыштарды және ауыр металдарды тазартуға арналған су мен ауаның фотокатализаторлары ретінде пайдаланылуы мүмкін. Оптоэлектроника саласында материалдар жақсартылған люминесценттік және электрооптикалық қасиеттерінің арқасында сенсорлар, жарықдиодтар және күн элементтерін өндіруде қолданылады.