Preview

Journal of Advanced Materials and Technologies

Расширенный поиск

Применение детонационных наноалмазов в новых технологиях

https://doi.org/10.17277/jamt-2026-11-02-172-193

Аннотация

Обзор обобщает результаты использования детонационных наноалмазов (ДНА) за последние 10 лет для новых областей науки и техники. Ориентированное сращивание кристаллитов наноалмазов (~ 4 нм) при воздействии высоких температур и давлении способствует образованию монокристаллов многомикронных размеров. Предложены и изучены новые контрастные МРТ-вещества в виде водных суспензий с введенными в них ДНА, легированные ионами марганца и гадолиния. Показана возможность использования кристаллитов ДНА в качестве отражателей очень медленных нейтронов (~ 50 м/с). Показана возможность получения (CVD-метод) алмазных покрытий, содержащих ионы европия. Обнаружен электрореологический эффект при наложении электрического поля на суспензию кристаллитов наноалмазов в маслах, причем кристаллиты ДНА являются центром узлов фрактальной токопроводящей сетки. Смешивание ДНА с порошком вольфрама (W) при последующем спекании приводит к усилению модуля Юнга в 4 раза и твердость в 1,5–2,0 раза у спеченного W. Замена стандартных ДНА (из смеси тротила с гексогеном) на ДНА, легированных бором при детонационном синтезе, увеличивает микротвердость спеченного W дополнительно до четырех раз. Впервые получены новые виды псевдосплавов – алюмовольфрамовый, содержащий 10 мас. % вольфрама и 90 мас. % алюминия с твердостью НВ 60 и алюминиево-медно-вольфрамовый, содержащий 15 мас. % Al, 50 мас. % медь, 35 мас. % вольфрам и 1,2 мас. % ДНА. Полученные составы легко подвергаются механической обработке. Показана возможность использования водных суспензий наноалмазов в фотонике с целью получения линейно-оптических фильтров, устойчивых к мощному излучению. Применение полупродукта синтеза ДНА-алмазной шихты (АШ) привело к увеличению всхожести семян пекинской капусты на 70 % по сравнению с обычной всхожестью таких семян. Введение АШ в используемые космические смазки снизило износ деталей в 2 раза. Модификация пастообразных топлив наноалмазами позволила поднять скорость их горения до 23 %.

Об авторах

В. Ю. Долматов
Специальное конструкторско-технологическое бюро «Технолог»
Россия

Долматов Валерий Юрьевич, доктор технических наук, начальник научно-исследовательской лабора­тории

Советский пр., 33-а, Санкт-Петербург, 192076



А. А. Меркин
Специальное конструкторско-технологическое бюро «Технолог»
Россия

Меркин Александр Александрович, доктор технических наук, директор-главный конструктор

Советский пр., 33-а, Санкт-Петербург, 192076



М. Н. Киселев
АО «Завод «Сельмаш»
Россия

Киселев Максим Николаевич, генеральный директор

ул. Щорса, 66, Киров, 610014



Н. П. Сатонкина
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Россия

Сатонкина Наталья Петровна, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090



Н. М. Лапчук
Белорусский государственный университет
Беларусь

Лапчук Наталья Михайловна, кандидат физико-математических наук, доцент

пр. Независимости,  4, Минск, 220030



А. Н. Олешкевич
Белорусский государственный университет
Беларусь

Олешкевич Анна Николаевна, инженер первой категории

пр. Независимости,  4, Минск, 220030



К. В. Лотникова
Специальное конструкторско-технологическое бюро «Технолог»
Россия

Лотникова Кристина Витальевна, инженер-исследователь третьей категории

Советский пр., 33-а, Санкт-Петербург, 192076



В. Т. Сенють
Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси
Беларусь

Сенють Владимир Тадеушевич, кандидат техни­ческих наук, ведущий научный сотрудник

ул. Академическая, 12, Минск, 220072



С. Д. Писаревский
УП «Геоинформационные системы» НАН Беларуси
Беларусь

Писаревский Сергей Дмитриевич, кандидат технических наук, главный научный сотрудник

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012



А. В. Ножкина
ОАО «Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента»
Россия

Ножкина Алла Викторовна, доктор химических наук, научный руководитель

ул. Гиляровского, 65, Москва, 107996



А. П. Ершов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Россия

Ершов Александр Петрович, доктор физико-мате­матических наук, главный научный сотрудник

пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090



Список литературы

1. Volkov KV, Danilenko VV, Elin VI. Synthesis of diamond from the carbon in the detonation products of explosives. Combustion, Explosion and Shock Waves. 1990;26(3):366-368. DOI:10.1007/BF00751383

2. Danilenko VV. Explosion: physics, engineering, technology. Moscow: Energoatomizdat; 2010. 784 p. (In Russ.)

3. Dolmatov VYu. Detonation nanodiamonds. Preparation, properties, application. Saint Petersburg: Professional; 2011. 536 p. (In Russ.)

4. Titov VM, Anisichkin VF, Mal’kov IYu. Synthesis of ultradispersed diamond in detonation waves. Combustion, Explosion and Shock Waves. 1989;25(3):372-379. DOI:10.1007/BF00788819

5. Ershov AP, Satonkina NP, Dibirov OA, Tsykin SV, et al. A study of the interaction between the components of heterogeneous explosives by the electrical-conductivity method. Combustion, Explosion and Shock Waves. 2000;36(5):639-649. DOI:10.1007/BF02699528

6. Yur’ev GS, Dolmatov VYu. X-ray diffraction analysis of detonation nanodiamonds. Journal of Superhard Materials. 2010;32(5):311-328. DOI:10.3103/S1063457610050035

7. Kidalov SV, Shahov FM, Shvidchenko AV, Smirnov AN, et al. Growth of diamond microcrystals by the mechanism of oriented attachment at high pressure and temperature. Pis'ma v zhurnal tehnicheskoj fiziki = Technical Physics Letters. 2017;43(1):21-29. DOI:10.21883/PJTF.2017.01.44085.16417 (In Russ.)

8. Barnard AS. Self-assembly in nanodiamond agglutinates. Journal of Materials Chemistry. 2008;18(34):4038-4041. DOI:10.1039/b809188a

9. Kidalov SV. Phase transitions graphite-diamond in carbon nanostructures at high pressures and temperatures. Available from: https://www.ioffe.ru/serve/theses/avtoref/Thes_0578.pdf [Accessed 15 January 2026] (In Russ.)

10. Panich AM, Salti M, Goren SD, Yudina EB, et al. Gd(III)-grafted detonation nanodiamonds for MRI contrast enhancement. The Journal of Physical Chemistry C. 2019;123(4):2627-2631. DOI:10.1021/acs.jpcc.8b11655

11. Panich AM, Shames AI, Aleksenskii AE, Yudina EB, et al. Manganese-grafted detonation nanodiamond, a novel potential MRI contrast agent. Diamond and Related Materials. 2021;119:108590. DOI:10.1016/j.diamond.2021.108590

12. Panich AM, Aleksenskii AE, Yudina EB, Vul’ AYa. Spatially resolved spin–lattice relaxation times and line widths in manganese-grafted detonation nanodiamonds. The Journal of Physical Chemistry C. 2022;126(3):1489-1495. DOI:10.1021/acs.jpcc.1c09026

13. Aleksenskii A, Bleuel M, Bosak A, Chumakova A, et al. Effect of particle sizes on the efficiency of fluorinated nanodiamond neutron reflectors. Nanomaterials. 2021;11(11):3067. DOI:10.3390/nano11113067

14. Aleksenskii A, Bleuel M, Bosak A, Chumakova A, et al. Clustering of diamond nanoparticles, fluorination and efficiency of slow neutron reflectors. Nanomaterials. 2021;11(8):1945. DOI:10.3390/nano11081945

15. Yudina EB, Aleksenskii AE, Bogdanov SA, Bukalov SS, et al. CVD nanocrystalline diamond film doped with Eu. Materials. 2022;15(16):5788. DOI:10.3390/ma15165788

16. Kuznetsov NM, Belousov SI, Kamyshinsky RA, Vasiliev AL, et al. Detonation nanodiamonds dispersed in polydimethylsiloxane as a novel electrorheological fluid: Effect of nanodiamonds surface. Carbon. 2021;174:138-147. DOI:10.1016/j.carbon.2020.12.014

17. Dolmatov VY. Detonation-synthesis nanodiamonds: synthesis, structure, properties and applications. Russian Chemical Reviews. 2007;76(4):339-360. DOI:10.1070/RC2007v076n04ABEH003643

18. Dolmatov VYu, Rudenko DV, Burkat GK, Aleksandrova AS, et al. A study of the process of gold plating from citrate and phosphate electrolytes in the presence of modified detonation nanodiamonds. Journal of Superhard Materials. 2019;41(3):169-177. DOI:10.3103/S1063457619030043

19. Dolmatov VYu. Bogdanov SP, Marchukov VА, Vehanen А, et al. A powder composition containing detonation nanodiamonds (DNDs) is an effective additive to the electrolyte of wear–resistant chrome plating. XXXIV Symposium "Modern Chemical Physics". Collection of reports. September 16-25. Tuapse; 2022, p. 191-192. (In Russ.)

20. Myllymäki V, Vehanen A, Dolmatov VYu, Burkat GK, et al. Electrochemical anode oxidation of aluminum in the presence of detonation diamond-containing carbon. Book of abstracts of 4th International scientific-practical conference "Graphene and related structures: synthesis, production, and application". October 6-8. Tambov; 2021, p. 95-97. (In Russ.)

21. Senyut' VT, Kovaleva SA, Dolmatov VYu, Vityaz' PA, Grigor'ev IE. Investigation of the effect of nanodiamond additives on the structure and microhardness of a sintered tungsten-based composite. New materials and technologies: powder metallurgy, composite materials, protective coatings, welding: materials of the 16th International Scientific and Technical Conference (Minsk, May 22-24, 2024), National Academy of Sciences of Belarus. Minsk: Belarusskaya Nauka; 2024. p. 291-293. (In Russ.)

22. Rieth M, Boutard JL, Dudarev SL, Ahlgren T, et al. Review on the EFDA programme on tungsten materials technology and science. Journal of Nuclear Materials. 2011;417(1-3):463-467. DOI:10.1016/j.jnucmat.2011.01.075

23. Levin ZS, Hartwig KT. Strong ductile bulk tungsten. Materials Science and Engineering: A. 2017;707:602-611. DOI:10.1016/j.msea.2017.09.100

24. Dine S, Bernard E, Herlin N, Grisolia C, et al. SHS synthesis, SPS densification and mechanical properties of nanometric tungsten. Metals. 2021;11(2):252. DOI:10.3390/met11020252

25. Zharchenkova MI, Perfilov SA, Lomakin RL. Investigation of the physico-mechanical properties of nanostructured tungsten modified with carbon nanoclusters. ChemChemTech. 2014;57(5):74-76. (In Russ.)

26. Chernozatonskii LA, Sorokin PB, Kuzubov AA, Sorokin BP, et al. Influence of size effect on the electronic and elastic properties of diamond films with nanometer thickness. The Journal of Physical Chemistry C. 2011;115(1):132-136. DOI:10.1021/jp1080687

27. Kuznetsov VL, Butenko YV. Nanodiamond graphitization and properties of onion-like carbon. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry. 2005;192:199-216. DOI:10.1007/1-4020-3322-2_15

28. Zhang P, Wang J, Wang L, Li J, et al. Dense tungsten carbide bulks by self-densification reaction sintering of nanodiamond with tungsten at 1700 °C. Ceramics International. 2023;49(6):9287-9297. DOI:10.1016/j.ceramint.2022.11.095

29. Kvashnin AG, Rybkovskiy DV, Filonenko VP, Bugakov VI, et al. WB5−x: synthesis, properties, and crystal structure – new insights into the long-debated compound. Advanced Science. 2020;7(16):2000775. DOI:10.1002/advs.202000775

30. Dolmatov VYu, Kiselev MN, Senyut' VT, Bazanov OV, et al. Development of lightweight, durable tungsten pseudo-alloys with aluminum and copper in the presence of nanodiamonds. New materials and technologies: powder metallurgy, composite materials, protective coatings, welding: materials of the

31. th International Scientific and Technical Conference (Minsk, May 22-24, 2024), National Academy of Sciences of Belarus. Minsk: Belarusskaya Nauka; 2024. p. 344-347. (In Russ.)

32. Peskova AS, Vinogradova TS, Farmakovskij BV, Ulin IV, et al. Alloy on the basis of the "iron-aluminum-copper-tungsten carbide" system. Russian Federation patent 2,434,077 C1. 20 November 2011. (In Russ.)

33. Mikheev GM, Puzyr' AP, Vanyukov VV, Purtov KV, et al. Nonlinear scattering of light in nanodiamond hydrosol. Technical Physics Letters. 2010;36(4):358-361. DOI:10.1134/S1063785010040206

34. Vanyukov VV, Mikheev GM, Mogileva TN, Puzyr AP, et al. Polarization-sensitive nonlinear light scattering and optical limiting in aqueous suspension of detonation nanodiamonds. Journal of the Optical Society of America B. 2014;31(12):2990. DOI:10.1364/JOSAB.31.002990

35. Mikheev GM, Mikheev KG, Mogileva TN, Puzyr AP, Bondar VS. Basic of images laser recording technology on the detonation nanodiamond films. Himicheskaya fizika i mezoskopiya. 2013;15(4):638-644. (In Russ.)

36. Mikheev GM, Mikheev KG, Mogileva TN, Puzyr AP, Bondar VS. Laser image recording on detonation nanodiamond films. Quantum Electronics. 2014;44(1):1-3. DOI:10.1070/QE2014v044n01ABEH015299

37. Vanyukov V, Mogileva T, Mikheev G, Puzir A, et al. Size effect on the optical limiting in suspensions of detonation nanodiamond clusters. Applied Optics. 2013;52(18):4123-4130. DOI:10.1364/AO.52.004123

38. Vanyukov VV, Mikheev GM, Mogileva TN, Puzyr AP, et al. Near-IR nonlinear optical filter for optical communication window. Applied Optics. 2015;54(11):3290. DOI:10.1364/AO.54.003290

39. Muller O, Pichot V, Merlat L, Spitzer D. Optical limiting properties of surface functionalized nanodiamonds probed by the Z-scan method. Scientific Reports. 2019;9(1):519. DOI:10.1038/s41598-018-36838-7

40. Shilova OA, Hamova TV, Panova GG, Anikina LM. Method for pre-sowing treatment of barley seeds. Russian Federation patent 2,618,143 C1. 2 May 2017. (In Russ.)

41. Panova GG, Shilova OA, Hamova TV, Anikina LM, et al. The effect of nanocomposite silica shell on the surface of seeds on the initial stages of plant development. Agrofizika. 2017;2:30-39. (In Russ.)

42. Shilova OA, Panova GG, Hamova TV, Nikolaeva AM, et al. Selection and application of nanoparticles as biologically active additives in agricultural technologies. In the collection of abstracts "The Second International Symposium Chemistry for Biology, Medicine, Ecology and Agriculture", Russian Federation, Saint Petersburg, December 6-8; 2021. p. 30-31. (In Russ.)

43. Shilova O, Dolmatov V, Panova G, Khamova T, et al. Nanodiamond batch enriched with boron: properties and prospects for use in agriculture. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2022;12(5):6134-6147. DOI:10.33263/BRIAC125.61346147

44. Mishin AA, Krushenko GG. Plastic lubricants containing nanodiamond powders. Aktual′nyye problemy aviatsii i kosmonavtiki. 2012;1(8):122-123. (In Russ.)

45. Nusinov MD. Space vacuum and the reliability of space technology. Moscow: Znanie; 1986. 63 p. (In Russ.)

46. Shchelkanov SI, Red'kin VE, Dokshanin SG, Terent'ev VF, Lyamkin AI. Plastic grease. Russian Federation patent 2,163,921 C. 10 March 2001. (In Russ.)

47. Artymuk TN, Potapov VM. The use of nanodiamonds in increasing the life of the ICE. The state and innovations of technical service of machinery and equipment. Proceedings of the VIII Regional Scientific and practical Conference of students and postgraduates, 10-11 November, Novosibirsk, Russian Federation. Novosibirsk: Zolotoy kolos; 2016. p. 93-95. (In Russ.)

48. Novakov IA, Rahimova NA, Krasnov AP, Zheltobryuhov VF, et al. Features of using nanocomposites Na+ – montmorillonite – polyfluorinated alcohol as an antifriction solid lubricant. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2012;5(92):174-178. (In Russ.)

49. Rahimova NA, Kudashev SV. Hydrophobization of bentonite with polyfluorinated alcohols. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2010;2(62):49-53. (In Russ.)

50. Musaeva RA. On the interaction of nanoscale particles with lubricants in ICE. Available from: https://science-bsea.narod.ru/2011/mol_2011/musaeva_vz.htm [Accessed 15 January 2026]. (In Russ.)

51. Vereshchagin AL. Properties of detonation nanodiamonds. Biysk: Altai State Technical University Publ. House; 2005. 134 p. (In Russ.)

52. Naryzhnyj SYu, Dolmatov VYu, Kozlov AS, Fomenko VV, et al. Influence of modified carbon allotropes on the combustion process of model composite rocket fuels. In: All-Russian conference ‘Physics of explosion: theory, experiment, applications’, September 18-21, 2023, Novosibirsk, Russia. Novosibirsk: Sibirskoye otdeleniye Rossiyskoy akademii nauk; 2023. p. 88. DOI: 10.53954/9785604990025_88 (In Russ.)


Рецензия

Для цитирования:


Долматов В.Ю., Меркин А.А., Киселев М.Н., Сатонкина Н.П., Лапчук Н.М., Олешкевич А.Н., Лотникова К.В., Сенють В.Т., Писаревский С.Д., Ножкина А.В., Ершов А.П. Применение детонационных наноалмазов в новых технологиях. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2026;11(2):172-193. https://doi.org/10.17277/jamt-2026-11-02-172-193

For citation:


Dolmatov V.Yu., Merkin A.A., Kiselev M.N., Satonkina N.P., Lapchuk N.M., Oleshkevich A.N., Lotnikova K.V., Senyut V.T., Pisarevsky S.D., Nozhkina A.V., Ershov A.P. Application of detonation nanodiamonds in new technologies. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2026;11(2):172-193. https://doi.org/10.17277/jamt-2026-11-02-172-193

Просмотров: 185

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-2192 (Print)
ISSN 2782-2206 (Online)