Тематика научной группы

Научно-исследовательская деятельность связана с разработкой концепции получения композиционных наноматериалов нового поколения за счёт их структурирования как в объёме так и на поверхности (метод химической сборки, метод ALD, золь-гель метод, метод порошковой металлургии) для улучшения функциональных свойств (магнитных, механических, биомедицинских).

Основные направления исследований, в том числе прикладных работ:

• Разработка научных основ получения керамических, металлических и полимерных композиционных наноматериалов.
• Синтез наноразмерных оксидных порошков, а также исследование возможности создания дисперсных систем с высокой стабильностью
• Разработка научных основ создания композиционных наноматериалов для биомедицинского назначения:
• Разработка биоматериала на основе с биоактивным нанопокрытием для изготовления имплантатов.
• Разработка смарт-материалов на основе  системы мезопористый кремнезем – наночастицы магнетита  для адресной доставки лекарств.
• Развитие химической концепции метода направленного синтеза в рамках получения новых наноматериалов с регулируемыми свойствами.

Совместная работа осуществляется с сотрудниками кафедры теории упругости математико-механического факультета в рамках научной тематики, связанной с созданием композиционных материалов на основе алюминиевой матрицы с улучшенными механическими характеристиками для машиностроения.
Совместная работа осуществляется с сотрудниками Института цитологии РАН в рамках научной тематики связанной с созданием композиционных наноматериалов для биомедицинского назначения. Совместная работа осуществляется с сотрудниками Гомельского государственного университета РБ.

В научной группе выполняются научные проекты подержанные РНФ и договора с промышленными организациями.

За последние пять лет по тематикам работ опубликовано более 25 статей и получено 3 патента.

Статьи и Патенты

1. Zemtsova, E.G.; Kozlova, L.A.; Yudintceva, N.M.; Sokolova, D.N.; Arbenin, A.Y.; Ponomareva, A.N.; Korusenko, P.M.; Kraeva, L.A.; Rogacheva, E.V.; Smirnov, V.M. CreationofaCompositeBioactiveCoatingwithAntibacterialEffectPromisingforBoneImplantation. Molecules 2023, 28, 1416, doi.org/10.3390/molecules28031416
2. E.G. Zemtsova, V.M. Smirnov, L.A. Kozlova, P.E. Morozov, D.V. Yurchuk, B.N. Semenov, N.F. MorozovDevelopment of aluminum-based composite with two reinforcing modifiers (TiC/Ni, CNTs/Ni) with improved mechanical properties,  Materials Physics and Mechanics. 2023; 51(3): 277-287,   http://dx.doi.org/10.18149/MPM.5132023_2
3. Zemtsova, E.G., Arbenin, A.Y., Sidorov, Y.V., ...Semenov, B.N., Smirnov, V.M. The Use of Carbon-Containing Compounds to Prepare Functional and Structural Composite Materials: A Review, Applied Sciences (Switzerland), 2022, 12(19), 9945
4. Zemtsova, E.G., Yurchuk, D.V., Morozov, P.E., ...Kudymov, V.K., Smirnov, V.M. Features of the synthesis of the dispersed tic phase with nickel nanostructures on the surface to create an aluminum-based metal composite Nanomaterials, 2021, 11(10), 2499
5. Zemtsova, E.G., Yurchuk, D.V., Sidorov, Yu.V., ...Morozov, N.F., Smirnov, V.M. Synthesis of metallic composite based on iron frame and SiC nanostructures and its strength properties Materials Physics and Mechanicsthis link is disabled, 2020, 46(1), pp. 122–131

Патенты:

1. Евразийский патент № 034329 (январь 2020), «Способ получения композиционного нанопокрытия на наноструктурированном титане», авторы Земцова Елена Георгиевна, Смирнов Владимир Михайлович, Морозов Павел Евгеньевич(правообладатель СПбГУ);
2. Евразийский патент № 038154 на служебное изобретение «Газовый сенсор для индикации летучих органических соединений» (декабрь 2021), авторы: Гаськов Александр Михайлович, Румянцева Марина Николаевна, Чижов Артём Сергеевич,  Земцова Елена Георгиевна, Смирнов Владимир Михайлович (правообладатель СПбГУ).
3. Евразийский патент № 042069 (январь 2023), «Способ получения металлического композиционного  материала  с дисперсной фазой на основе карбида», авторы Земцова Елена Георгиевна, Смирнов Владимир Михайлович, Семёнов Борис Николаевич (правообладатель СПбГУ).

Научные проекты за 5 лет:

• Грант РНФ № 23-21-00421 «Разработка процессов наноструктурирования никелевой матрицы карбидными нанонитями с использованием методов поверхностного конструирования и порошковой металлургии для направленного регулирования механических свойств и жаростойкости материала», (2023 – 2024).
• Грант РНФ № 22-21-00573 «Разработка научных основ создания биоактивных поверхностей титановых материалов для костной имплантации и исследование влияния геометрии поверхности, структуры и химического состава керамических покрытий на механические и биомедицинские свойства имплантата.», (2022 – 2023).
• Грант РНФ № 20-11-20083 «Новый подход к созданию алюмоматричных композитов с улучшенными механическими свойствами за счёт направленного регулирования состава поверхности и структурной организации дисперсной фазы»,  (2020-2022)
• Руководитель Договора НИР «Кварц» с АО «НПО ГОИ им. С.И. Вавилова» №  17705596339170001691 / 32009036829 от 27 мая 2020 г., «Проведение опытно-технологических работ в части разработки и изготовления системы подготовки кремнийорганического сырья с повышенной производительностью для получения кварцевого стекла», (2020 г.).
• Договора НИР ООО "АРТХИМ" «Комплексная услуга по созданию нового и (или) усовершенствованию имеющегося продукта» - (2022 г.).
• Договора с АО «НПО ГОИ им. С.И. Вавилова» № 2124020100932000000000000/18072022  от 18 июля 2022, «Модернизация системы подготовки кремнийорганического сырья с повышенной производительностью для получения кварцевого стекла и наработка очищенного кремнийорганического сырья», (2022 г.) .
• Договор с ООО «СПбГУ Биотех» от 22 декабря 2021 № 22.12-21 «Экспериментальное определение параметров синтеза гидроксиэтилметакрилата» (Pureid: 89071253),  (2021-2022 г.).

Студентам и аспирантам

В ходе выполнения работ в научной группе был разработан научный подход к синтезу металлматричных композитов с армирующей фазы состава ядро-оболочка на основе наноразмерного карбида титана с улучшенными прочностными свойствами. Исследования механической прочности композитов показали рост предела прочности полученных композитов в 2 раза по сравнению с чистым алюминием и сохранением пластичности. Для всех полученных композиционных образцов дисперсной армирующей фазой являются наночастицыTiC (менее 5 нм) полученные в ходе химической сборки (метод ALD) на поверхности частиц алюминия.

В ходе выполнения работ в научной группе были получены композиционные покрытияс высокойбиоактивностью и сродством к костной ткани. Исследование прочности покрытий показало, что максимальная нагрузка разрушения островкового покрытия в два раза выше, чем у покрытия диоксида титана и не приводит к сколу покрытия с поверхности титана. Покрытия также обладают антибактериальными свойствами.