2018 Vol. 15, No. 1(29)

В настоящей работе рассмотрена фрактальная структура и физические свойства ионно-плазменных покрытий. Как следует из краткого и неполного обзора, фракталы используются в материаловедении, трибологии, гидрологии, биологии и т.д. Для исследования использовались многоэлементные катоды Cr–Mn–Si–Cu–Fe–Al, Zn– Al, Mn–Fe–Cu–Al, полученные методом индукционного плавления, и катоды Ti. Покрытия наносились на стальные образцы ионно-плазменным методом на вакуумной установки ННВ-6.6И1. Электронно-микроскопическое исследование проведено на растровом электронном микроскопе MIRA 3 фирмы TESCAN. Оптическая микроструктура исследовалась на металлографическом микроскопе Эпиквант, а в наномасштабе - на атомно-силовом микроскопе NT-206. Исследование микротвердости покрытий проводилось на микротвердомере HVS-1000A. Рассчитана фрактальная размерность покрытий. С уменьшением фрактальной размерности уменьшаются поверхностное натяжение, микротвердость и коэффициент трения. Это согласуется с предложенными формулами. Полученные экспериментальные данные в принципе укладываются во все рассмотренные нами модели: концентрационного переохлаждения, связанного с наличием радиального градиента концентрации примеси нитрида титана; ячеек Бенара, возникновение которых обусловлено наличием вертикального градиента температуры; ячеистой дислокационной структуры, связанной с наличием пластических деформаций в покрытии.

В исследовании механизмов радиационного воздействия на твердые тела существуют особенности, которые усложняют понимание и количественное описание таких процессов. Во-первых, система «вещество + радиационное воздействие» является открытой. В открытой  системе отклонения термодинамических параметров от их равновесных значений приводят к процессам переноса энергии и вещества. Во-вторых, процессы, происходящие в результате взаимодействия материалов с радиационным воздействием, являются нелинейными. Непрерывный обмен веществом и энергией с окружающей средой приводит к тому, что в системе реализуются устойчивые динамические равновесные состояния, далекие от состояния термодинамического равновесия. Это приводит к  появлению определенной пространственной или временной упорядоченности дефектов называемые диссипативной структурой.

Приведены результаты моделирования процесса увода космического аппарата с квазигеостационарной орбиты после отработки им срока активного существования или после выхода из строя в результате нештатной ситуации. Рассчитаны необходимые импульсы, расход топлива при маневрах, требуемое время для поднятия орбиты на 300 км, изменения большой полуоси и эксцентриситета орбиты и дрейф спутника по долготе. Процесс поднятия орбиты рассматривается как результат последовательных включений газовых двигателей (ГД) и соответствующие изменения указанных параметров орбиты. Представлены зависимость дрейфа спутника и долготы при различных значениях эксцентриситета. Показано, что в пределах максимальной длительности включения ГД, продолжительность их отдельных включений существенно не влияют на конечные результаты увода с орбиты.

Проведены рентгеноструктурные исследования ультрадисперсного порошка, упорядоченного со спиральной структурой промышленного (F-4) и модифицированного политетрафторэтилена (ПТФЭ) на разных рентгеновских установках с разными условиями съемки. Полученные рентгенограммы заметно различаются между собой. В отличие от рентгенограмм ультрадисперсного порошка, у которого наблюдаются два рефлекса и модифицированного ПТФЭ с одним рефлексом, на рентгенограмме фторопласта-4 кроме линий политетрафторэтилена обнаружены дополнительные дифракционные пики (широкое диффузное гало и ряд отражений), которые свидетельствуют о присутствии нескольких фаз фторопласта или модификацией структуры. Анализ рентгенограмм показал, что стандартная линия ПТФЭ, наблюдаемая при угле (2θ = 18,15^о) характерна для всех образцов. Установлено, что различие рентгенограмм обусловлены предысторией получения образцов ПТФЭ

В работе представлены уравнения для описания электропроводности полупроводниковых нанонитей. На основе этих уравнений объяснены такие особенности их вольт-амперных характеристик, как наличие участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением, а также осциллирующее поведение кривых. Уравнения учитывают масштабно-инвариантное, иерархически самоподобное, фрактальное строение наноструктур. Принято во внимание то, что квантовые нити при взаимодействии образуют фрактальные кластеры. Электрический потенциал этих структур представлен в виде нелинейных фрактальных мер. Теоретические результаты подтверждены результатами специальных экспериментов по исследованию электрических свойств нанокластерных полупроводников.

Эксперименты по компьютерному симулированию поведения полярных нематических фенилпропаргиловых эфиров пара- хлор- фенолов, находящихся на поверхности графена, позволили выявить ряд закономерностей. Была исследована  динамика молекул при воздействии электрического поля и температуры. В качестве метода исследования  использован метод молекулярной динамики в приближении жидкого агрегатного состояния. Моделирование проводилось в атомистическом подходе. Показано небольшое влияние типа графена на поведение нематических жидких кристаллов (НЖК). При этом необходимо отметить большую упорядоченность НЖК в случае совпадений  направлений поля и течения НЖК. Обнаружено, что с ростом напряженности электрического поля нелинейно растет упорядоченность кластера. Причем  наибольший рост наблюдается в области просветления. Это  позволяет утверждать о главенствующей роли графена и электрического поля на самоорганизацию НЖК в области изотропной жидкости.

В статье дан обзор существующих методов определения поверхностной энергии твердых тел. Каждый из описанных методов практически ограничен либо температурой, либо величинами, которые экспериментально определяются с малой точностью. Предлагается метод определения поверхностной энергии твердого тела на основе размерной зависимости его физического свойства (магнитной проницаемости, интенсивности люминесценции, теплопроводности и т.д). Определена поверхностная энергия галогенидов щелочных металлов. Ее величина значительно больше, чем поверхностная энергия чистых металлов. Рассчитан критический радиус этих соединений, начиная с которого прямой эффект Холла-Петча меняется на обратный.

Предложена электронно-оптическая схема электростатического энергоанализатора с квадрупольно-цилиндрическим полем. Внешний электрод предложенного энергоанализатора имеет профиль конуса, образующая которого составляет малый угол наклона относительно оси симметрии зеркала,  равный  1,75 град. Проведен расчет корпускулярно-оптических параметров энергоанализатора. Показаны преимущества данного поля. Приведены начальные параметры движения заряженных частиц, оптимальные с точки зрения светосилы и разрешающей способности.

При помощи электронно–микроскопических исследований определены размер и форма наночастиц «ядро-оболочка». Исследован процесс фоторазложения красителя метилового голубого от времени облучения УФ – излучением без пленок из наночастиц диоксида титана и с их присутсвием, а также со структурой «ядро-оболочка» состава Ag/TiO₂, где в качестве ядра служила наночастица серебра, а оболочкой наночастицы диоксида титана. Из полученных данных установлено, что действие фотокатализатора на основе Я-О Ag/TiO₂ значительно ускоряет процесс окисления красителя метилового голубого.

Спектроскопическим методом исследован процесс самосборки молекул рибофлавина в водных и бинарных смесях растворителей. Показано, что самосборка молекул витамина B2 происходит диполь-дипольным и  сильным индуктивно-индуктивным взаимодействием. В результате этого комплексного взаимодействия происходит резонансное расщепление возбужденных электронных уровней молекул рибофлавина. Для самоагрегированных молекул в спектрах линейного дихроизма определены скрытые полосы адсорбции. На основе полученных спектров молекул построены схемы электронных переходов к поглощению.

В данной работе приводится описание разработки технических требования и программного обеспечения для видеоаналитики применяемой на железнодорожных переездах с целью определения остановившегося автотранспорта. В работе описаны описания схемы системы видеоаналитики, рабочих наблюдательных зон, приведены графические иллюстрации системы видеоаналитики и ее составляющих. Описываемая в работе программа определяет остановившейся автотранспорт на переезде и выдает сигнал на заградительные светофоры для остановки локомотива. Допускаются моменты, когда программа выдает недоработанные данные. Программа определяет автотранспорт, но борьба с ложными срабатываниями подразумевает использовать дополнительные технические средства.

Работа представляет собой простой способ получения пористого никелевого анода для тонкопленочных твердооксидных топливных элементов. Пористый никелевый анод изготавливается методом смешивания металл/порообразователь с различными соотношениями порошка, и с последующим прессованием и термообработкой. Описан процесс получения пористого никелевого анода путем прессования никелевых и алюминиевых порошков. Показано дальнейшее спекание образцов и травление алюминия из полученной анодной структуры. Слой электролита  получен импульсным лазерным осаждением. В статье приведены результаты, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа и анализа энергетической дисперсии рентгеновской спектроскопии.

Разработана и построена опытно - производственная биогазовая установка на основе солнечного обогрева. Приведена её структурная схема и результаты расчетов параметров биогазовой установки исходя  из статистических данных Узбекистана по наличию потенциала биогаза и солнечной энергии. Так, же приведены результаты экспериментальных исследований по выработки биогаза при мезафильном режиме работы установки. Рассмотрены возможности использования биогазовых установок с подогревом сбраживаемой биомассы за счет возобновляемых источников энергии в условиях малых потребительских хозяйств.

В статье обсуждаются результаты разработки энергоэффективной системы вентиляции овечьих кошар. Показана схема экспериментальной энергоэффективной вентиляционной системы овечьей кошары. Приведены дифференциальные уравненияпереноса тепла для описания температурного поля в почве около системы вентиляции овчарни. Приведен пример расчета безразмерных критериев при заданных начальных и граничных условиях. Определены значения температуры воздуха на выходе канала и значение теплового потока. Результаты расчетов согласуются с данными испытаний с использованием информационно-измерительной системы для дистанционной регистрации тепловых характеристик систем вентиляции

В данной статье представлены результаты исследования, проведенного с целью определения эффективного варианта лопастей прямоточной гидротурбины. Повышение энергоэффективности гидротурбины напрямую связано с конфигурацией лопастей. Исследование выполняется в прикладной программе COMSOL Multiphysics с помощью численного метода. Уравнения Навье-Стокса описывают движение потока воды. Численное исследование потока осуществляется с использованием метода осреднения по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса  (Reynolds Averaged Navier Stokes). Исследуются оптимальный угол атаки воды на лопасти гидротурбины, оптимальное расположение лопастей, изменение скорости и распределения давления воды через лопасти гидротурбины. Определяются подъемная сила и сила сопротивления, коэффициенты подъема и сопротивления, действующие на лопасти. На основании результатов исследования определяются оптимальные конфигурации лопастей гидротурбины с высокой энергоэффективностью

В статье приведены результаты исследования по безобжиговому окускованию высоковлажных отходов флотации угля с разработкой углеминерального брикета. Суть технологии заключается в том, что  процесс удаления влаги проводят без внешнего подвода тепла или теплоносителя, а за счет тепла выделяемого при перемешивании с обезвоживающим компонентом (пылевидной извести - отход производства обожженной извести с СаО не менее 70 %) в результате протекания экзотермической реакции, а разогрев связующего, в качестве которого используют препарированную каменоугольную смолу за счет тепла,  выделяемого при осуществлении процесса химического обезвоживания. Совмещение процессов химического обезвоживания гидратацией известь содержащими материалами, твердения смеси с процессами формования позволяют получать безобжиговый окускованный материал с прочностью, удовлетворяющей требованиям металлургического производства. Установлены оптимальные температурно-временные параметры процесса и долевые соотношения пылевидной извести, препарированной каменноугольной смолы и исходной влажности отходов флотации угля при достижении их высокой прочности.