1. Результаты, которые могут быть получены к 2020–2030 гг.

Исследования должны обеспечить появление к 2020–2030 гг. новых видов углеродных конструкционных материалов на основе тонкодисперсных углеродных, мезофазных и наноуглеродных наполнителей с применением углеродной, керамической, карбидкремниевой, полимерной, металлической матрицы с высокими удельными физико-механическими и теплофизическими характеристиками для их специального применения в термопрочных, термостойких, коррозионно- и радиационно-стойких изделиях, энергосберегающих технологиях, антифрикционных изделиях, химической аппаратуре, металлургии, адсорбционных и газоразделительных системах, электронике.

Исследования должны обеспечить создание отечественных углеводородных сырьевых материалов на основе продуктов глубокой переработки нефти и угля с использованием нанотехнологий для получения углеродных и углеродкерамических конструкционных материалов нового поколения.

2. Фундаментальные поисковые исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Фундаментальные поисковые исследования, включающие разработку теоретических моделей строения и создания новых углеродных и углеродкерамических материалов, в том числе состоящих из наноразмерных зерен. Получение комплекса новых сведений о явлениях, протекающих на границах раздела фаз наполнитель–связующее, связанных с дисперсностью наполнителя и размерами молекул и фрагментов, образующих матрицу и приводящих к изменению термохимического механизма взаимодействия механических и термических свойств материалов в углеродных и углеродкерамических композициях, стабильности их состава и теплофизических характеристик.

Исследования в области синтеза, оптимизации состава и свойств углеводородных продуктов, их модификации наноструктурами с целью получения высокотехнологичных, низкозольных и низкосернистых продуктов для использования в качестве ультрадисперсных наполнителей при получении углеродных материалов конструкционного назначения.

Исследование исходных компонентов, создание моделей углерод-карбидкремниевых высокотвердых, эрозионно- и коррозионностойких наноструктурированных материалов с высокой прочностью, жаростойкостью и жаропрочностью.

Исследования в области механизма синтеза наноструктурированных углеродных молекулярных сит с регулируемым размером пор для разделения газов с близкими размерами молекул. Создание модельных образцов с заданными размерами нанопор.

3. Проблемно-ориентированные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Проблемно-ориентированные исследования, направленные на исследование процессов и создание производства новых наполнителей и связующих для углеродных конструкционных материалов, обеспечивающих уникальное сочетание их эксплуатационных и технологических характеристик. Разработка новых технологий получения конструкционных углеродных, композиционных углеродкерамических и углерод-углеродных композиционных материалов с повышенными физико-механическими, теплофизическими характеристиками и ресурсом использования, в том числе на основе углеродной, керамической, металлической и полимерной матриц, включая наномодифицированные. Поиск путей повышения эксплуатационных и технологических характеристик углеродных и углеродкерамических материалов путем совмещения ультратонкозернистых наполнителей и композиций с наномодифицированными матрицами. Определение оптимального содержания и размера зерен (кокса, графита и др.) армирующих компонентов в нанокомпозиционных материалах. Разработка новых технологий получения специализированных наноуглеродных адсорбентов и молекулярных сит для очистки и разделения газов и жидкостей в соответствии с размерами и стереометрией молекул.