ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Известно, что развитие биомедицинских технологий увеличивает спрос на создания биосовместимых материалов, которые обладали бы схожими свойствами с костной тканью и подходили для его имплантации. Многие композиционные материалы представляют собой мультифазные системы, состоящие из полимерной матрицы и неорганического компонента различных форм и размеров. Полимерная составляющая необходима для улучшения механических и биосовместимых свойств. Данный компонент может быть представлен биосовместимым, макропористым и нетоксичным полимером, продукты распада которого будут приниматься организмом за обычные метаболиты и будут выводиться из него. Неорганический компонент может быть представлен гидроксиапатитом, состав и структура которого аналогичны костному апатиту, что обеспечивает взаимную интеграцию и образование химических связей между фповреждённой костью и имплантатом. В физиологических условиях происходит образование кальций-фосатного слоя, что обеспечивает биологическую активность гидроксиапатита. Кальций-фосфатный слой может характеризоваться различной структурой и составов, так как происходит взаимодействие с ионами, находящимися в физиологических жидкостях организма.

В работе двухстадийным методом получен композиционный материал на основе волокон твердого углерода, модифицированных нанолистами дисульфида молибдена. Твердый углерод, используемый в качестве основы, получен термообработкой вискозы при 810 °С. Осаждение на волокнах наночастиц MoS2 выполнено гидротермальным способом. Структура и состав композита установлены с использованием методов рентгеновской дифракции, малоуглового рентгеновского рассеяния, спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, спектрофотометрии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Исследованы электрохимические характеристики композита как анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов. Обнаружено, что за счет эффекта синергизма композиционный материал обладает преимуществами над твердым углеродом и нанокристаллическим MoS2 в отдельности. По сравнению с твердым углеродом композит демонстрирует более высокие значения удельной емкости, в том числе при высоких плотностях тока. Так, при 1000 и 2000 мА/г композиционный материал показал удельную емкость 139 и 84 мА·ч/г, тогда как твердый углерод при тех же плотностях тока обеспечивает только 73 и 45 мА·ч/г. По отношению к MoS2 композит демонстрирует лучшую циклируемость. Для MoS2 наблюдается деградация энергозапасающих свойств уже после 90 цикла. Композиционный материал, напротив, сохраняет стабильность даже на 150 цикле с емкостью 204 мА·ч/г при 200 мА/г.