Коллоидный журнал, 2024, № 4

Российская академия наук
КОЛЛОИДНЫЙ  
ЖУРНАЛ
Журнал физикохимии поверхностных явлений и дисперсных систем
Том 86     № 4     2024     Июль—Август
Основан в январе 1935 г. 
Выходит 6 раз в год  
ISSN: 0023-2912
Журнал издается под руководством  
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор
Л.Б. Бойнович
Редакционная коллегия:
С.Ю. Братская, С.З. Вацадзе, А.Я. Вуль, О.В. Дементьева, А.М. Емельяненко  
(зам. главного редактора), К.А. Емельяненко, Н.М. Задымова, О.А. Кабов,  
М.А. Калинина (зам. главного редактора), С.Н. Калмыков, М.Ю. Королёва,  
Н.М. Кузнецов (ответственный секретарь), В.Г. Куличихин, А.М. Музафаров,  
В.В. Назаров, Б.А. Носков, Г.А. Петухова, В.Д. Соболев, А.Н. Филиппов,  
А.Р. Хохлов, А.Ю. Шолохова (зав. редакцией), О.А. Шилова, Ю.А. Щипунов
Международный консультативный совет:
A. Amirfazli (Канада), K.D. Danov (Болгария), J. Drelich (США), 
P. Kekicheff (Франция), K. Kurihara (Япония), S. Magdassi (Израиль), 
H. Ohshima (Япония), G. Palasantzas (Нидерланды), D. Parsons (Италия), 
A.I. Rusanov (Россия)
Зав. редакцией А.Ю. Шолохова
Адрес редакции: 119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4, комн. 145,
тел. 8 495 955-46-25
E-mail: colljour@mail.ru
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия “Коллоидного журнала” 
     (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 86, номер 4, 2024
Получение наноабразива для магнитореологического полирования кристаллов KDP
Д.В. Белов, С.Н. Беляев, О.А. Мальшакова, Н.А. Сороколетова, Е. И. Серебров
407
Получение дисперсий углеродных нанотрубок в растворах оксиэтилированных 
жирных спиртов для модифицирования гелевых систем
А.Р. Гатауллин, В.А. Абрамов, С.А. Богданова, В.В. Сальников, Ю.Ф. Зуев, 
Ю.Г. Галяметдинов
422
Адсорбционные свойства единичных наночастиц золота, никеля и платины, 
нанесенных на поверхность кремния
А.К. Гатин, С.А. Озерин, П.К. Игнатьева, В.А. Харитонов, С.Ю. Сарвадий, 
М.В. Гришин
436
Структурообразование неионогенного блоксополимера pluronic P123 
при варьировании температуры
А.С. Завалюева, С.И. Карпов, А.Н. Дубовицкая, М.Г. Холявка, В.Ф. Селеменев
446
Магнитная жидкость, стабилизированная двойным слоем ПАВ в воде, отвергает 
известные модели реологии и диполь-дипольного взаимодействия
А.В. Лебедев
458
Микрофлюидный синтез наночастиц магнетита и его сравнение с синтезом 
в объемном реакторе
А.И. Никифоров, Е.О. Лазарева, Е.В. Едемская, В.Г. Семенов, К.Г. Гареев, 
Д.В. Королев
469
Коллоидная система на основе PD(Acac)2–хиральный стабилизатор–H2  
в энантиоселективном гидрировании N-ацетил-α-амидокоричной кислоты
Л.О. Ниндакова, В.О. Страхов, Н.М. Бадырова
482
Изменения физико-химических и сорбционных свойств отбельной глины 
в ходе термообработки
С.В. Свергузова, Р.Р. Гафаров, О.С. Зубкова, Ж.А. Сапронова, И.Г. Шайхиев
496
Определение критической концентрации мицеллообразования полиоксиэтилированных 
алкилфенолов в водных растворах спектрофотометрическим методом
Н.Б. Шестопалова, Ю.А. Фомина
506
Памяти Юрия Митрофановича Чернобережского (09.07.1931 – 05.10.2024)
516

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ,  2024, том 86, № 4,  с.  407–421
УДК 546.284-31, 532.135, 532.584.2, 620.182.25
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОАБРАЗИВА ДЛЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО 
ПОЛИРОВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ KDP
© 2024 г. Д. В. Белов1, 2, *, С. Н. Беляев1, 2, О. А. Мальшакова1, 2, 
Н. А. Сороколетова1, 3, Е. И. Серебров1, 3
1Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики
им. А.В. Гапонова-Грехова РАН, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950 Россия
2Институт физики микроструктур РАН, 
ул. Академическая, 7, д. Афонино, Кстовский р-н, Нижегородская обл., 603950 Россия
3Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет
им. Н.И. Лобачевского, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022 Россия
*e-mail: bdv@ipfran.ru
Поступила в редакцию 02.04.2024 г.
После доработки 13.05.2024 г. 
Принята к публикации 13.05.2024 г.
Технология магнитореологического полирования широко применяется при обработке высокоточных оптических элементов. Одним из определяющих факторов в технологии магнитореологического полирования является природа и качество наноабразива в составе магнитореологической суспензии. В данном исследовании разработан способ золь-гель синтеза наносфер 
аморфного диоксида кремния, применяющегося в качестве наноабразива при магнитореологическом полировании водорастворимых кристаллов, используемых для изготовления нелинейно-оптических элементов лазерной техники. Технический результат достигнут введением в 
состав магнитореологической суспензии синтезированного наноабразива диоксида кремния. 
Представлены физико-химические характеристики полученного наноабразива. Результаты электронной микроскопии подтверждают сферическую морфологию частиц SiO2, а также установлено распределение частиц по размерам, варьирующееся в пределах 40–60 нм, что обеспечивает 
однородность и качество обработки поверхности оптических элементов магнитореологической 
суспензией. Структурные свойства наноабразива SiO2 были исследованы методом рентгеновской 
порошковой дифракции. Введение в состав магнитореологической суспензии наноабразива SiO2
позволило достичь высокого качества обработки и чистоты поверхности, а также обеспечило 
финишное полирование поверхности монокристаллов KDP до значения шероховатости не более 
6 Å. Результаты работы представляют интерес для оптимизации процесса и совершенствования 
технологии магнитореологического полирования.
Ключевые слова: наноабразив, золь-гель метод, магнитореологическое полирование, магнитореологическая суспензия, монокристалл, калия дигидроортофосфат, KDP, нелинейные оптические элементы, 
наносферы, SiO2, органозоль, шероховатость, поверхность
DOI: 10.31857/S0023291224040016 EDN: CASEKT
ВВЕДЕНИЕ
Монокристаллы дигидроортофосфата калия 
(KDP) представляют собой чрезвычайно ценный 
и незаменимый материал для нелинейной оптики, который широко используется в качестве 
преобразователей частоты и электрооптических 
переключателей в различных областях физики и 
техники [1]. Кроме того, кристаллы KDP являются мягко-хрупким материалом, их очень сложно 
обрабатывать механически, поскольку они термочувствительны, склонны к разрушению, гигроскопичны и легко царапаются [2].
Одной из особенностей нанообъектов является 
возможность регулировать физические свойства 
материала. Интерес к изучению роли наноструктурированных абразивных частиц в процессе полирования водорастворимых кристаллов связан с 
возможностью получать этот материал с новыми 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
408
БЕЛОВ и др.  
физико-химическими свойствами. Таким образом, 
контроль размера и формы абразивных частиц на 
наноуровне может привести к изменению свойств 
материалов и открыть для них применение в новых 
областях, в частности в магнитореологическом полировании (МРП) поверхности водорастворимых 
кристаллов KDP. 
Современный уровень лазерной техники требует обеспечения шероховатости поверхностей оптических элементов, приближающейся к атомарно-гладкой. Это предъявляет жесткие требования 
к форме, размерам и дисперсности абразивных материалов, используемых в составе магнитореологических полировальных композиций. Для финишной полировки высокотехнологичных материалов 
и изделий лазерной оптики широкое применение 
получили составы с частицами SiO2. В настоящее 
время одним из наиболее распространенных материалов, применяемых в качестве абразивного 
компонента в составах для финишной полировки, 
является аэросил (пирогенный диоксид кремния). 
Однако основным недостатком аэросилов является 
широкий диапазон разброса частиц по размеру и 
их нерегулярная форма. 
Наиболее эффективным методом синтеза наночастиц кремнезема SiO2 считается золь-гель 
технология, представляющая собой химическую 
конденсацию в жидкой фазе. Золь-гель технология 
позволяет проводить процесс в оптимальных условиях с точки зрения эффективности управления 
свойствами конечного продукта, энергетических 
затрат и производительности процесса [3–5].
В 1968 году Штобер [6] предложил метод получения сферических частиц SiO2, основанный на частичном или полном гидролизе алкоксидов кремния в водных растворах спиртов в присутствии ионов аммония с последующей поликонденсацией и 
образованием пространственных структур в виде 
гелей. На первой стадии золь-гель процесса происходит гидролиз исходного прекурсора и поликонденсация продуктов реакции, приводящие к образованию золя [7–9]. На следующей стадии частицы 
золя, объединяясь, образуют пространственно единую структурную сетку, формирующую гель. Преобразование системы во времени приводит к старению геля. В зависимости от способа сушки из 
одного и того же геля можно получить различные 
материалы с отличными друг от друга свойствами. 
При высушивании геля в вакууме обычно формируется высокодисперсный порошок [10].
Исследованию условий получения монодисперсных частиц SiO2 посвящено большое количество работ, однако многие аспекты синтеза остаются недостаточно изученными. Возможность 
многоступенчатого выращивания частиц SiO2
позволяет контролировать их конечный размер. 
В этом случае частицы, полученные на первой стадии, используются в качестве “затравок” для дальнейшего их выращивания до нужных размеров поэтапным добавлением в систему дополнительных 
количеств тетраэтоксисилана (ТЭОС, Si(OC2H5)4). 
Таким образом удается значительно повысить массовую долю частиц SiO2 в конечной суспензии. 
Кроме того, предпочтительнее на первой стадии 
синтеза получать “затравки” минимально возможных размеров. В настоящее время модификации процесса Штобера остаются доминирующим 
способом синтеза коллоидных монодисперсных 
частиц диоксида кремния. Главным ограничением 
процесса Штобера является получение мелких частиц низкой полидисперсности, то есть с узким 
распределением их по размеру. 
Золь-гель технология позволяет получать наночастицы с контролируемыми свойствами. Одними из важнейших характеристик порошков наночастиц являются их морфология и микроструктура. Размеры и форма наночастиц SiO2 влияют на 
их химическую активность и поведение в составе 
магнитореологической суспензии (МРС). Нанопорошки с наименьшими размерами частиц и с наибольшей удельной поверхностью являются наиболее реакционноспособными. Кроме того, важную 
роль играет распределение наночастиц по размерам. Монодисперсное распределение по размерам 
важно при создании МРС для полирования монокристаллов, где важна однородность свойств в 
каждой точке.
Магнитореологические материалы – это жидкие составы, которые в присутствии магнитного 
поля изменяют вязкость. Магнитные жидкости, 
как искусственно синтезированные материалы, 
легко управляются магнитными полями. Помещая магнитную жидкость во внешнее магнитное 
поле, можно легко изменять ее поведение и физические свойства, такие как вязкость, упругость и 
др. [12] Магнитореологические материалы состоят 
из ферромагнитных или парамагнитных частиц с 
диаметром не менее 0.1 мкм, диспергированных в 
жидкости–основе. В присутствии магнитного поля 
частицы поляризуются и организуются в цепочки. 
Действие цепочек частиц проявляется в увеличении гидродинамического сопротивления материала 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОАБРАЗИВА ДЛЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
409
и его видимой вязкости. В отсутствие магнитного 
поля частицы возвращаются в свободное неорганизованное состояние, при котором гидродинамическое сопротивление материала, соответственно, 
уменьшается. Таким образом, различные составы 
магнитных жидкостей проявляют контролируемые 
магнитореологические свойства. Частицы карбонильного железа увеличивают магнитную проницаемость МРС и при воздействии магнитного поля 
модифицируют ее, делая более жесткой. Частицы 
наноабразива заполняют пустоты между намагниченными цепочками железа в структуре МРС. На 
рис. 1 показаны фотографии МРС вне магнитного 
поля (а) и в присутствии магнитного поля (б). Хорошо видно структурирование частиц порошка 
карбонильного железа в магнитном поле и выстраивание цепочек вдоль силовых линий.
МРС с точки зрения коллоидной химии представляет собой устойчивую высококонцентрированную дисперсную гетерогенную систему лиофобного типа с высокой степенью лиофилизации 
стабилизированных частиц магнитного материала и немагнитных частиц абразивного материала 
в дисперсионной среде. Основным физико-химическим свойством, определяющим условия 
применения МРС для магнитореологического полирования, является агрегативная устойчивость 
этой коллоидной системы в сочетании с высокой 
дисперсностью магнитной фазы [13–15].
Тремя основными компонентами МРС являются частицы магнитного железа, абразивный 
полирующий порошок и жидкость–носитель. Их 
вариации позволяют использовать МРП в производстве прецизионной оптики из водорастворимых 
кристаллов, стекол, керамики и др. [16, 17].
Показано, что магнитореологическое субапертурное полирование сглаживает различные структурные дефекты поверхности. Этим методом возможно обрабатывать сложные для финишной обработки оптические материалы, такие как мягкий 
полимерный полиметилметакрилат, микроструктурированный поликристаллический сульфид цинка 
и KDP. В работе [18] методом МРП была успешно 
удалена поверхностная микроволнистость кристалла KDP. Среднеквадратическая шероховатость 
поверхности (rms) была уменьшена до 2 нм с улучшением порога лазерного повреждения. В качестве абразива применялись наночастицы алмаза, 
диспергированные в жидкости–носителе – эфире 
дикарбоновой кислоты. В состав МРС для финишного полирования оптических изделий в качестве 
абразива может входить диоксид церия [19, 20]. 
Авторы работы [21] применяли для полирования 
поверхности кристаллов KDP сложную по составу 
магнитную композицию на неводной основе. Она 
содержит дисперсную фазу в виде порошка карбонильного железа (средний диаметр частиц 3 мкм) 
в количестве 39.96 масс. % и порошка Fe3O4 (средний диаметр частиц 20 нм) в количестве 25.04 масс. 
%, являющегося абразивом. Дисперсионной средой (жидкой основой) являлся додециловый спирт 
(додекан-1-ол) в количестве 20 масс. % с добавкой 
ПАВ (Triton X-100) и загущающего гелеобразующего компонента (α-целлюлозы). При обработке 
поверхности кристаллов KDP этим магнитореологическим составом реализуется принцип физико-механического воздействия абразивом в составе микроэмульсии типа “вода в масле”. Однако 
стабильность и эксплуатационные свойства такой 
магнитореологической суспензии невысоки. При 
использовании ее в условиях высокоинтенсивного сдвигового потока происходит необратимое 
разрушение пространственной сетки загустителя, 
что приводит к потере системой гелеобразующих свойств и устойчивости композиции. Наличие в составе МРС Triton X-100 ухудшает качество 
Рис. 1. Фотографии магнитореологической суспензии вне магнитного поля (а), в присутствии магнитного поля (б).
(а)

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
410
БЕЛОВ и др.   
поверхности и оптические свойства кристаллов 
KDP из-за адсорбции ПАВ. 
Одним из направлений исследований в рамках 
разработки технологии магнитореологической обработки поверхности оптических материалов является изучение физико-химических основ контролируемого удаления материала с поверхности 
нелинейно-оптического элемента (НОЭ), а также 
изучение факторов, определяющих шероховатость 
поверхности НОЭ.
Сверхтонкие абразивы востребованы в современных передовых технологиях, таких как изготовление рентгеновской и синхротронной оптики, 
мощных лазеров, литографии и пр. Получение поверхностей с субнанометровой шероховатостью 
является одной из основных задач оптической и 
полупроводниковой промышленности [22]. В данной работе наноразмерный порошок SiO2 был получен модифицированным золь-гель методом, который позволил контролировать форму и размер 
частиц, получить продукт высокой химической однородности и чистоты.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методы
Магнитореологическое полирование поверхности НОЭ, изготовленных из монокристаллов KDP, 
производили на оборудовании производства ГНУ 
“Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова 
Национальной академии наук Беларуси”.
Для получения комплексной характеристики 
полученного SiO2 применялись современные экспериментальные методы исследования. Для определения фазового состава порошка SiO2 применялся рентгенофазовый анализ с использованием 
дифракции рентгеновского излучения. Энергодисперсионный анализ и инфракрасная спектроскопия применялись для определения химического 
состава и строения молекул исследуемых материалов.
Структуру диоксида кремния, полученного из 
золя, изучали методом ИК-спектроскопии, спектры регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре 
Infralum ФТ-801 с рабочим диапазоном волновых 
чисел 550–5500 см–1. Перед измерением исследуемые образцы диспергировали в порошке KBr 
(ч. д. а., АО “Ленреактив”, Россия) в соотношении 
1 : 4 и прессовали в таблетки.
Исследования морфологии, микроструктуры 
и степени агломерированности образцов частиц 
кремнезема SiO2 изучали методом сканирующей 
электронной микроскопии (СЭМ). Микрофотографии образцов были получены на микроскопе 
JSM-IT300LV (JEOL) с диаметром электронного 
пучка около 5 нм и током зондирования менее 
0.5 нА. Топография поверхности образцов изучалась с помощью низкоэнергетических вторичных 
и обратно-рассеянных электронов. Качественный элементный состав образцов был изучен с 
помощью рентгеновского энергодисперсионного 
микроанализатора с использованием детектора 
X-maxN 20 (Oxford Instruments).
Рентгенофазовый анализ образцов аморфного 
SiO2 проводили на дифрактометре SHIMADZU 
XDR 6000 (CuKα-излучение), скорость гониометра 
2°2θ/мин, период экспозиции в точке 0.38 с, интервал съемки от 10° до 60°2θ с шагом сканирования 
0.02°, рабочее напряжение 45 кВ, ток 250 мА.
Микрофотографии частиц твердой фазы магнитореологической суспензии, а также поверхности 
монокристаллов KDP получали с помощью оптического микроскопа ZEISS Axio Imager Vario. Применяли соответствующие методы исследования в 
отраженном свете: светлое поле; темное поле; поляризационный, дифференциально-интерференционный (ДИК Номарского) и круговой дифференциально-интерференционный контраст.
Аттестационный контроль шероховатости поверхности НОЭ после магнитореологического полирования проводился с использованием микропрофилометра Zygo Maxim GP-200.
Рис. 2. Фотография нелинейного оптического элемента из монокристаллического кристалла KDP 
размером 180×180×10 мм.

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОАБРАЗИВА ДЛЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ
411
Материалы
Магнитореологической обработке подвергали 
поверхности НОЭ, полученных из монокристаллов 
KDP, выращенных скоростным методом кристаллизации из пересыщенного водного раствора [23]. 
На рис. 2 приведено изображение НОЭ. Предварительная оптическая обработка поверхности KDP 
осуществлялась методом сухого микрофрезерования алмазным резцом [24].
В работе применялись следующие реактивы АО 
“ЭКОС-1”: монобутиловый эфир диэтиленгликоля (о. с. ч., ≥ 99,9%), тетраэтоксисилан (ТЭОС, 
о. с. ч., 16-6, ≥ 99,9%,), изопропиловый спирт 
(ИПС, о. с. ч., ≥ 99,9%); коллоидный диоксид 
кремния марки “Полисорб МП” (АО “Полисорб”, 
Россия), железо карбонильное радиотехническое 
марки Р-10 (ГОСТ 13610-79, ООО “Синтез-ПКЖ”, 
Россия), высокодисперсный пирогенный диоксид 
кремния “Аэросил” марки А-300 (ГОСТ 14922-77, 
Россия).
Синтез наночастиц SiO2
Синтез органозоля SiO2 проводили в среде безводного ИПС, прекурсором являлся дважды перегнанный ТЭОС, в качестве катализатора выступал 
газообразный аммиак NH3. Мольные соотношения реагентов составляли ТЭОС : ИПС : NH3 = 
= 1 : 38 : 3. В раствор ТЭОС в безводном ИПС при 
перемешивании медленно по каплям добавляли 
H2O. После перемешивания в течение двух часов 
при комнатной температуре полученный органозоль переливали в стеклянную емкость и выдерживали для созревания при температуре 20–25°C и относительной влажности 50% в течение 8–10 дней. 
Затем органозоль фильтровали и помещали в колбу 
ротационного вакуумного испарителя для отгонки 
ИПС и вакуумной сушки нанопорошка SiO2. 
Магнитореологическое полирование KDP
В настоящее время магнитореологическое полирование поверхности оптических элементов во 
всем мире признано одним из наиболее перспективных smart-методов финишной обработки оптической поверхности. МРП позволяет улучшить 
шероховатость, устранить микротрещины и поверхностные микроповреждения, а также снизить 
остаточные напряжения.
Обработка поверхности изделия ведется 
магнитореологической суспензией, которая 
выступает в роли рабочего инструмента. Метод МРП основан на изменении реологических 
свойств МРС под действием магнитного поля. 
В магнитном поле МРС преобразуется из жидкой консистенции в вязкопластичную суспензию, способную полировать поверхности. Как 
показали наши эксперименты, использование 
коллоидных магнитных жидкостей с ферромагнитными частицами размером 5–50 нм оказалось недостаточным для реализации технологии 
магнитореологического полирования. Успех новой технологии обеспечила МРС, в состав которой входили дисперсионная фаза (органический 
индифферентный растворитель), магнитные частицы (карбонильное железо), наноабразив (нанодисперсный порошок SiO2) и химические стабилизаторы (ПАВ, ингибиторы коррозии и т.п.) 
[25]. Она, в отличие от типичных магнитных 
жидкостей, состоит из достаточно больших (0.5 
мкм) ферромагнитных частиц карбонильного железа, что позволяет при приложении магнитного 
поля не только управлять формой жидкости, 
но и за малые промежутки времени добиваться 
Рис. 3. Фотография модуля магнитореологического 
полирования: блок рабочего инструмента (I); блок 
циркуляции магнитореологической суспензии (II): 
сопло подачи МРС (1); немагнитная поверхность 
вращающегося инструмента (2); поверхность обрабатываемой детали НОЭ (3); локальная рабочая области обработки – пятно контакта (4).

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
412
БЕЛОВ и др.  
изменения ее внутреннего строения. Так, время 
перестроения (структурирования и магнитной 
седиментации жидкости) в магнитном поле составляет несколько миллисекунд.
Принцип МРП включает позиционирование оптического элемента с образованием зазора 
между обрабатываемой поверхностью НОЭ и 
шнуром МРС. При сближении шнура МРС и поверхности НОЭ формируется рабочая зона (пятно 
контакта), где происходит съем материала с обрабатываемой поверхности НОЭ. Модуль магнитореологического полирования (рис. 3) состоит из 
блока рабочего инструмента (I) и блока циркуляции МРС (II).
При магнитореологическом полировании суспензию подают из сопла (рис. 3, 1) на твердую 
немагнитную поверхность вращающегося инструмента – магнитного колеса (рис. 3, 2). Поверхность обрабатываемой детали НОЭ (рис. 3, 
3) вводят в контакт с МРС и выдерживают постоянным зазор между ними. В зоне контакта 
обрабатываемой поверхности НОЭ и МРС воздействуют неоднородным магнитным полем (не 
менее 0.3 Тл), что формирует достаточно небольшую по размерам локальную рабочую область 
обработки – пятно контакта (рис. 3, 4). В рабочей области образуется твердообразное ядро, а в 
области между ядром и обрабатываемой поверхностью, где сдвиговые напряжения минимальны, 
происходит сдвиговое течение тонкой разжиженной прослойки жидкой фазы МРС. Твердообразное ядро и разжиженная прослойка образуют полирующую систему. При этом ядро играет роль 
эластичной подложки, а тонкий слой жидкой 
фазы, в котором находятся абразивные частицы 
SiO2, роль полирующей среды. В отличие от традиционной технологии жесткого притира, где 
необходим длительный подгон (располировка) 
инструмента к обрабатываемой поверхности, в 
МРП происходит мгновенная адаптация обрабатываемой поверхности и МРС в зоне их контакта. Для обработки заданной площади рабочую 
зону необходимо перемещать по соответствующему алгоритму, что реализуется за счет определенной кинематической схемы оборудования. 
Для данной цели создают программу обработки, 
которая учитывает количество проходов, траекторию и скорость движения обрабатываемой поверхности детали относительно основы инструмента. Результат воздействия рабочей зоны на 
материал можно изучить путем измерения топографии обрабатываемой поверхности.
Магнитореологическое полирование позволяет 
производить съем тончайших слоев вещества без 
деструктивного деформационного воздействия на 
обрабатываемую поверхность, поэтому данный метод может быть эффективно использован для полирования тонких пленок и слоев нанометровой 
толщины.
Для магнитореологической обработки поверхности монокристаллов KDP жидкость–носитель 
МРС должна быть неводной, мало летучей, негорючей и быть инертной по отношению к поверхности KDP и частицам карбонильного железа. В настоящей работе применяли монобутиловый эфир 
диэтиленгликоля.
Частицы карбонильного железа имеют сферическую и гладкую поверхность диаметром от 200 нм 
до 4 мкм, они намного тверже кристалла KDP, поэтому могут участвовать в удалении материала и 
при магнитореологической обработке способны 
вызывать появление царапин на поверхности. 
Одной из основных задач, на решение которой 
направлено данное исследование, является разработка магнитореологической суспензии, обладающей высокой стабильностью и обеспечивающей 
достижение необходимой (rms не более 15 Å) величины шероховатости поверхности водорастворимых кристаллов KDP при их полировке.
Технический результат достигнут за счет того, 
что в состав МРС был включен наноабразив в виде 
порошка SiO2, полученный модифицированным 
золь-гель методом [25].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Синтез наносфер SiO2 золь-гель методом
Сканирующая электронная микроскопия 
(СЭМ) показала, что частицы нанопорошка SiO2
сферической формы монодисперсны и подвержены агломерации. Результаты СЭМ показывают, 
что в нанопорошке присутствуют частицы с размерами 40–60 нм, большая их часть (96–98%) находится в интервале до 100 нм (рис. 4а).
На рис. 4а–г представлены микрофотографии 
СЭМ и результаты энергодисперсионного анализа 
(ЭДА) образцов кремнезема. Исследования морфологической структуры пирогенного “Аэросила” 
марки А-300 (рис. 4в) и аморфного кремнезема 
марки “Полисорб” (рис. 4г) показали, что частицы 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 4
2024
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОАБРАЗИВА ДЛЯ МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ 
413
Рис. 4. Микрофотографии СЭМ: синтезированных наносфер SiO2, полученных золь-гель методом (а), (б), на 
вставке гистограмма распределения частиц по размерам; пирогенного “Аэросила” марки А-300 (в); аморфного 
кремнезема марки “Полисорб” (г), на вставках суммарные спектры локального элементного анализа.
(а)
(б)
(в)
(г)