Інститут надтвердих матеріалів

Науковий напрямок

Фізико-механічні дослідження матеріалів, їх неруйнівний контроль, нанотестування з урахуванням структурних особливостей і надвисокого тиску. Комп’ютерне моделювання силових і теплових полів, оптимізація багатоелементних апаратів високого тиску, вдосконалення технологій отримання матеріалів і виробів, комп`ютерні розрахунки з механіки матеріалів і виробів. Проведення експертних і діагностичних випробувань на сучасному устаткуванні, що відповідає вимогам метрологічного забезпечення і нормативної документації за замовленнями.

Завдання відділу

1. Комп`ютерне моделювання фізико-механічних процесів отримання і обробки функціональних надтвердих і керамічних матеріалів та виробів на їх основі:

• розробка методів комп`ютерного проектування реакційних осередків АВТ
• міцність конструкційних елементів АВТ (у тому числі розробка систем проектування АВТ)
• розробка методів моделювання фазових перетворень в матеріалах
• моделювання процесів лазерного формування виробів і структури їх матеріалу

2. Дослідження фізико-механічних характеристик твердих сплавів, надтвердих і керамічних матеріалів:

• отримання експертних оцінок фізико-механічних властивостей
• дослідження зв`язку фізико-механічних характеристик матеріалів з їх розмірами, структурою, складом
• визначення областей ефективного використання матеріалів

3. Розвиток методів дослідження механічних властивостей матеріалів шляхом наноіндентування.

4. Дослідження матеріалів в апаратах високого тиску з алмазними ковадлами:

• дослідження впливу тисків до 20 ГПа на структуру і фазові перетворення в матеріалах
• дослідження впливу зсувних деформацій на структуру і фазові перетворення в матеріалах

5. Розвиток методів скануючої зондової мікроскопії:

• розвиток теоретичних основ скануючої тунельної мікроскопії, атомно-силової мікроскопії і інших методів скануючої зондової мікроскопії
• розробка методик, приладів і програмного забезпечення для застосування скануючої зондової мікроскопії з алмазним вістрям
• дослідження структурних і механічних властивостей тонких плівок, наноструктурних матеріалів і композитів
• розробка нанотехнологій з використанням скануючої зондової мікроскопії з алмазним вістрям

Лабораторно-дослідницька і технологічна база відділу                  

Виконані проєкти

2015 –2017 рр.

№ДР 0114006499 «Дослідження закономірностей та аналітичне узагальнення умов пружно-пластичного переходу із визначенням граничної твердості і границі плинності на нанорівні поширених та нових твердих і надтвердих оксидів, карбідів та боридів методами наноіндентування та скануючої тунельної мікроскопії». Замовлення НАН України.

2016 –2018 рр.

№ДР 0115U006577 «Закономірності кристалізації та кінетики росту монокристалів алмазу масою до 10 карат». Замовлення НАН України.

2017 –2021 рр.№ДР 0114U0070047 «Створення багатолезового інструмента, оснащеного ПНТМ, для якісної обробки виробів з важкооброблюваних матеріалів високої твердості та полімерних композитів». Замовлення НАН України.

2018 –2020 рр.№ДР 0118U00329 «Дослідження електрофізичних та люмінесцентних властивостей алмазних пластин з контактними покриттями на основі монокристалів типу ІІа та ІIb, призначених для новітніх квантових та атомних технологій». Замовлення НАН України.

2018 –2020 рр.№ДР 0119U100566 «Побудова діаграми стану системи Fe–Ga–N при тиску 6 ГПа та кристалізація в цій системі нітриду ґалію». Замовлення НАН України.

2021 –2023 рр.

0121U100539 «Розроблення методики комп´ютерного моделювання напружено-деформованого та граничного станів конструктивних елементів шестипуансонного АВТ та визначення оптимальних умов генерування тиску в ньому». Замовлення НАН України.

2021 –2023 рр.

№ДР 0121U100620. «Закономірності анізотропії електрофізичних та люмінесцентних властивостей HPHT монокристалів алмазу масою 5-15 ct». Замовлення НАН України.Останні публікації

1.  V.I. Ivashchenko, S.N. Dub, P.L. Scrynskyy, A.O. Kozak, Leonid Gorb, Frances Hill, Jerzy Leszczynski. Characterization of Al-Mg-B-C films based on experimental and first-principles investigations //Surface and Coatings Technology, Volume 309, 2017, Pages 164-171. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.07.044. 

2. Dub, S.; Lytvyn, P.; Strelchuk, V.; Nikolenko, A.; Stubrov, Y.; Petrusha, I.; Taniguchi, T.; Ivakhnenko, S. Vickers Hardness of Diamond and cBN Single Crystals: AFM Approach. Crystals 2017, 7, 369. https://doi.org/10.3390/cryst7120369

3. Panasyuk, T.S., Lyeshchuk, O.O., Lusakovs´kyi, V.V. et al. Modeling of temperature fields in the growth volume of the high-pressure cell of the six-punch high pressure apparatus in growing of diamond crystals by T-gradient method. J. Superhard Mater. 39, 390–396 (2017). https://doi.org/10.3103/S1063457617060028

4. Andrew Hrechuk, Volodymyr Bushlya, Jan-Eric Stahl. Hole-quality evaluation in drilling fiber-reinforced composites //Composite Structures, Volume 204, 2018, Pages 378-387. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.07.105.

5. Andrew Hrechuk, Volodymyr Bushlya, Rachid M´Saoubi, Jan-Eric Stðhl. Experimental investigations into tool wear of drilling CFRP //Procedia Manufacturing, Volume 25, 2018, Pages 294-301. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.06.086.

6. O.V. Sobol, S.N. Dub, A.D. Pogrebnjak, R.P. Mygushchenko, A.A. Postelnyk, A.V. Zvyagolsky, G.N. Tolmachova. The effect of low titanium content on the phase composition, structure, and mechanical properties of magnetron sputtered WB2-TiB2 films //Thin Solid Films, Volume 662, 2018, рр. 137-144. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.07.042.

7. T.A. Prikhna, P.P. Barvitskyi, A.V. Maznaya, V.B. Muratov, L.N. Devin, A.V. Neshpor, V. Domnich, R. Haber, M.V. Karpets, E.V. Samus, S.N. Dub, V.E. Moshchil. Lightweight ceramics based on aluminum dodecaboride, boron carbide and self-bonded silicon carbide //Ceramics International, Volume 45, Issue 7, Part B, 2019, Pages 9580-9588. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.065.

8. V. Grushko, O. Beliuskina, A. Mamalis, V. Lysakovskiy, E. Mitskevich, A. Kiriev, E. Petrosyan, R. Chaplynskyi, O. Bezshyyko, O. Lysenko. Energy conversion efficiency in betavoltaic cells based on the diamond Schottky diode with a thin drift layer //Applied Radiation and Isotopes, Volume 157, 2020, 109017. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2019.109017.

9. Psiarnetska, T., Kirkova, O., Leshchuk, O. et al. Development of Ceramic Items Injection Moulding Technology Using Computer Modeling. Powder Metall Met Ceram 60, 150–163 (2021). https://doi.org/10.1007/s11106-021-00223-3

10. Vladimir Grushko, Iuliia Yamnenko, Sergei Ivakhnenko, Athanasios Mamalis, Valentyn Lysakovskiy, Tetiana Kovalenko, Nikolai Lukianov, Eugene Mitskevich, Oleg Lysenko. Preparation and characterization of conductive diamond for a scanning tunneling microscope tip //Diamond and Related Materials, Volume 130, 2022, 109473. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109473.