Анотація до роботи:

8. Будзуляк І.М, Электронно-ионые процессы в нанопорыстом углероде, стимулированные лазерным облучением / І.М. Будзуляк, М.В. Беркещук // Материалы конференции ICHMS`2005. – Sevastopol. – С. 970-973

9. Беркещук М.В. Вплив лазерного опромінення на стан розвинутої поверхні нанопористого вуглецю / М.В. Беркещук, І.М. Будзуляк, Д.І. Попович // Матеріали X міжнародної конференції МКФТТП-Х, Івано-Франківськ, 2005, С. 54-55.

10. The laser irradiation influence on activated carbon properties doped some metals / [I.M. Budzulyak, Y.T. Solovko, M.V. Berkeschuk, D.I. Popovych and B.I. Rachiy] // VI -th International Conference “Ion Implantation and Other Applications of Ions and Electrons (ION2006)”. - Kazimierz Dolny, Poland. - 2006. – P.112-113.

11. Електрические свойства нанопористого углерода, применяемого в суперконденсаторах / [Б.К. Остафійчук, Б.И. Рачій, М.В. Беркещук, Р.П. Лисовський, О.Д. Магомета, Р.И. Мерена] // VI -th International Conference “New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation”. Zakopane, Poland. – 2007. – P.51.

12. Влияние легирования Er и лазерного облучения на свойства активированого углерода / [М.В. Беркещук, И.И. Будзуляк Д.И. Попович Б.И. Рачий] // VI -th International Conference “New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation”. Zakopane, Poland. – 2007. – P.50.

13. Получение и свойства нанопористого углерода из скорлупы кокоса / [Б.К. Остафийчук, Б.И. Рачий, И.И. Будзуляк, М.В. Беркещук] // Матеріали конференції ICHMS’ 2007, – Судак. – С. 438-441.

Анотація. Беркещук М.В. Вплив лазерного випромінювання на фізико-хімічні властивості нанопористого вуглецю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2008.

В дисертаційні роботі представлені результати дослідження впливу лазерного опромінення на властивості ПВМ, легованого Mn, Cr, Er, Fe з різним ступенем легування. Обґрунтована термічна модель лазерного впливу та визначені оптимальні параметри лазерного опромінення. Вивчено вплив лазерного опромінення на фрактальну (пористу) структуру ПВМ, досліджена зміна стану поверхневих функціональних груп та електронної підсистеми, ініційовані лазерним опроміненням. Досліджено зміну станів та положень атомів легованих металів. Досліджено поведінку електрохімічної системи лазерно модифікований ПВМ / водний електроліт.

1. В роботі показано, що ПВМ, який володіє дворівневою фрактальною структурою, об’ємні фрактали якої мають розмірності 1,4 (розміром ~ 6,3 ±0,5нм) та 2,5 (розміром > 500 нм), внаслідок лазерного опромінення ущільнюються до 1,6 та 2,7 відповідно за рахунок “зшивання” поверхневих карбоксильних груп та ланцюгів із поліспряженими зв’язками, та зменшується рухливість атомів металів зв’язаних з функціональними групами, що суттєво знижує імовірність їхнього вимивання електролітом при багаторазовому циклюванні ЕК, в результаті чого його кулонівська ефективність та питома ємність залишається сталою.

2. Виявлено, що на поверхні пор ПВМ наявні три стани гідроксофільних груп та три види парамагнітних центрів неспарених колективізованих електронів, співвідношення між відносним вмістом яких становить 1:3:6.

3. Встановлено що вклад парамагнітних центрів неспарених електронів атомів Mn²⁺ та Cr³⁺в структурі ПВМ є незначним і практично не змінюється під час лазерного опромінення. Роль металів зводиться до участі утворення центрів локалізації в процесах генерування колективізованих електронів та зміни їх стану при лазерному опроміненні.

4. В результаті лазерного опромінення ПВМ, легованого Fe, залізо переходить із двох форм з хромофорами Fe4O та Fe6O в три Fe5O, Fe5O', Fe6O, причому нові утворені хромофори Fe5O та Fe5O' є нестабільними в часі. В системі ПВМ + Fe в результаті лазернокаталітичного окислення фрактальних структур ПВМ утворюються сполуки з вираженою гідроксофільністю.

5. Впроваджені в ПВМ метали утворюють поверхневі фрактали, які з ростом вмісту металу блокують частину поверхні ПВМ та змінюють властивості ПЕШ в системі ПВМ / електроліт. Лазерне опромінення зменшує середні розміри даних фракталів, а відповідно відкриває можливість широкого керування електронною структурою матеріалу шляхом впровадження більшої кількості металу.

6. На основі аналізу діаграм Найквіста з’ясовані механізми електрохімічних процесів в ЕК на основі лазерно опроміненого ПВМ. У від’ємній області потенціалів високочастотна дуга відповідає фарадеївським процесам з участю поверхневих функціональних груп, середньочастотна частина діаграми Найквіста відображає процес розпаду різного ряду комплексів і моделюється імпедансом Герішера, а низькочастотна – відповідає за заряд ПЕШ.

7. Встановлено, що лазерне опромінення ПВМ, легованого Mn, призводить до зміщення на залежності ємність ЕК – концентрація впровадженого марганцю, в сторону збільшення кількості впровадженого Mn від 0,3 ваг. % до 0,5 ваг. %.

8. Додаткові операції модифікації властивостей ПВМ як електродного матеріалу ЕК мають наступну послідовність: а) термічний відпал (Т=773 К), б) відмивка в 63 % HNO₃, г) легування Mn 0,5 ваг. % і Еr 0,3 ваг. %, д) опромінення імпульсами лазера: ф = 10 нс, f = 56 Гц E = 0,1 ± 0.03 Дж/см², л= 1,06 мкм, t = 3,0 ± 0,6 хв.

Публікації автора:

1. Отримання та модифікація нанопористого вуглецю для молекулярних накопичувачів електричної енергії / [А.П.Шпак, І.М.Будзуляк, Р.П.Лісовський, Р.І.Мерена, М.В.Беркещук] – К.: ІФМ НАН України, 2006. – 82 c. Дисертант приймав участь у систематизації матеріалу та написанні першого розділу, написанні параграфів другого розділу, які стосуються термічної та лазерної модифікації ПВМ, 3-го розділу та загальному оформленні роботи.

2. Перераспределение примесей в активированном углероде, обусловленное лазерным воздействием / [М.В. Беркещук, И.М. Будзуляк, Я.Т. Соловко, Д.И. Попович] // Электрохимическая энергетика. – 2006. - Т.6, №2. - С.92-96. Дисертант приймав участь в обговоренні та інтерпретації результатів ВІМС досліджень, виготовив зразки ЕК та провів електрохімічні дослідження даних зразків.

3. Електрохімічні характеристики конденсаторних систем на основі хемічно модифікованого вуглецю / [І.М. Будзуляк, В.І. Мандзюк, Р.П. Лісовський, Р.І. Мерена, М.В. Беркещук] // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології – 2006, – Т4, №2. – С.569-583. Дисертант брав участь в обговоренні та інтерпретації отриманих результатів, проводив комп’ютерне моделювання спектрів, отриманих методом імпедансної спектрометрії, приймав участь у виготовленні зразків.

4. Термохемічна і лазерна модифікація нанопористого вуглецю для електродів електрохемічних конденсаторів / [М.В. Беркещук, І.М. Будзуляк, Р.П. Лісовський, Р.І. Мерена] // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2006. – Т4, №2. – С.561-568. Дисертантом були підготовлені зразки для проведення термохімічної та лазерної модифікації, проведені імпедансні, потенціодинамічні, та гальваностатичні дослідження ЕК сформованих на основі модифікованого вуглецю, проведений аналіз результатів вимірювання.

5. Вплив лазерного опромінення на електрохімічні властивості активованого вуглецевого матеріалу, легованого Mn / [Б.К. Остафійчук, М.В. Беркещук, І.І. Будзуляк, О.Д. Магомета] // Фізика і хімія твердого тіла – 2008. – Т 9, № 1. – С.64-71. Дисертантом підготовлені зразки для легування марганцю і опромінення їх лазером. Проведено електрохімічні дослідження отриманих зразків методоми імпедансної і потенціодинамічної спектроскопії та гальваностатичним методом. Провів інтерпретацію та аналіз результатів дослідження.

6. Пат. № 24159 (Україна), Н01G 2/00, 4/00, 5/00. Накопичувач електричної енергії. /Остафійчук Б.К., Мерена Р.І., Беркещук М.В., Будзуляк І.М., Лісовський Р.П., Миронюк І.Ф., Рачій Б.І.; Прикарпатський національний університет ім. В. Стефаника. Опубл. 25.06.2007, Бюл. № 9. Дисертант приймав участь в інтерпретації та обговоренні результатів, виготовленні лабораторних зразків.

7. Пат. № 80764 (Україна), Н01G 4/008, 9/145. Суперконденсатор / Будзуляк І.М, Беркещук М.В., Попович Д.І., Остафійчук Б.К.; Прикарпатський національний університет ім. В. Стефаника. Опубл. 25.10.2007, Бюл. № 17. Дисертант приймав участь в інтерпретації та обговоренні результатів, виготовив лабораторні зразки, оформив заявку.

У матеріалах конференцій автору належить безпосередня участь у виконанні, отриманні та обговоренні результатів, а також підготовці тез та наукових доповідей і виступів на конференції.