2021 Vol. 18, No. 2(36)

В настоящей работе продемонстрировано влияние присутствия пор и их морфологии на температуры магнитных превращений в мезопористых ферромагнитных материалах. Из результатов модельных расчетов следует возможность получения макроскопических мезопористых структур с заметно сниженными значениями температуры Кюри, величина которой дополнительно уменьшается при «усложении» формы пор. Результаты получены на основе экспериментально верифицированной корреляции между температурой Кюри материала и его энергией когезии и проиллюстрированы на примере чистых мезопористых железа, никеля и кобальта. Описание морфологии пор произведено с использованием методов фрактальной геометрии. В заключительной части обсуждаются различные варианты практического применения пористых материалов с управляемым значением температуры Кюри.

В представленной работе получены углеродные квантовые точки методом микроволнового синтеза на основе лимонной кислоты и L-цистеина. Полученные частицы были охарактеризованы методами электронной и зондовой микроскопии, методом динамического рассеяния света и инфракрасной спектроскопии с Фурье преобразованием. Спектрально-люминесцентные свойства были исследованы для исходного раствора, а также растворов, полученных в результате диализа синтезированного продукта. Показано, что все образцы демонстрируют одинаковые оптические свойства. В то же время измерение квантовых выходов показало, что лучшей флуоресцентной способностью обладают углеродные точки, прошедшие через диализную мембрану.

СВыполнены исследования электропереноса в керамических образцах Li–Ti ферритов, спеченных в радиационно-термических условиях. Для выявления радиационных эффектов аналогичные измерения проводились на образцах, спеченных в термических условиях. Изучено влияние состояния межзеренных границ и наличия легкоплавкой добавки на электрические свойства спекаемых ферритов. Установлено, что наиболее существенная для электрических свойств феррита перестройка структуры при радиационно-термическом спекании происходит на ранних стадиях спекания, включая период разогрева, и связывается с радиационной интенсификацией растекания жидкой фазы по массиву порошинок и стимуляцией межзеренного проскальзывания.

Работа посвящена исследованию кинетики радиационных повреждений теплопроводящих, изоляционных и механических свойств в поликристаллических керамиках на основе нитрида алюминия при облучении ионами гелия и водорода, а также определению критических доз, вызывающих максимальные необратимые последствия. Выбор ионов для облучения обусловлен возможностью моделирования процессов радиационных повреждений при накоплении ионов гелия и водорода в структуре приповерхностного слоя с последующим образованием газонаполненных пузырьков. В ходе проведенных исследований установлено, что при дозах облучения ионами гелия выше 1х1017 ион/см2 наблюдается резкое ухудшение теплопроводности и снижение сопротивления керамик, что связано с началом формирования гелиевых пузырьков и частичному охрупчиванию приповерхностного слоя. Однако увеличение дозы облучения выше 5х1017 ион/см2 не приводит к существенным изменениям теплопроводности и изоляционных характеристик, что свидетельствует об эффекте накопления радиационных повреждений и снижению скорости деградации керамик. В отличие от облучения ионами гелия, облучение ионами водорода до доз выше 1-3х1017 ион/см2 не приводит к существенным изменениям теплоизоляционных характеристик, что свидетельствует об устойчивости керамик к процессам наводораживания.

Приведены результаты исследования спектрально-люминесцентных свойств и генерации вынужденного излучения молекул мерацианинового красителя в пленках пористого оксида алюминия. Добавление наночастиц серебра в пленки пористого оксида алюминия приводит к росту сечения поглощения и увеличению квантового выхода флуоресценции красителя в пленках пористого оксида алюминия. Однако, в пленках пористого оксида алюминия с наночастицами серебра генерация вынужденного излучения молекул красителя не обнаружена. Так же изучено влияние полимера полиметилметакрилата, нанесенного на поверхность пленок пористого оксида алюминия с красителем, на спектрально-люминесцентные свойства и генерацию вынужденного излучения данного красителя. Наблюдается рост оптической плотности в полосе поглощения красителя и рост интенсивности флуоресценции в образцах с нанесенной пленкой полиметилметакрилата. Порог генерации полиметинового красителя снижается в 40 раз в образце пористого оксида алюминия с полиметил-метакрилатом.

В данной исследовательской работе было изучено влияние электронного облучения на свойства и структуру полиамида PA6. Обработка проводилась на промышленном импульсном ускорителе на воздухе с дозой облучения в диапазоне 100-400 кГр. Обработанный полимер также исследовали с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. По результатам исследования выявлено, что электронно-лучевая обработка влияет на кристаллическую структуру полиамида-PA6, уменьшая его размер. Также было обнаружено, что доза облучения 200 кГр является оптимальной для сохранения кристаллической структуры по сравнению с 100, 300 и 400 кГр.

В данной работе исследовалось влияние предварительного отжига пленок раствора ацетат цинка на морфологию, структуру, оптические свойства формируемых пленок ZnO и также на фотовольтаические свойства полимерных солнечных ячеек на основе полученных пленок ZnO. Установлена, что температура предварительного отжига значительно влияет на морфологию и структуру полученных пленок ZnO. При температурах предотжига ниже 200 oC пленки имеют сильно рельефную морфологию (морщинистую морфологию), тогда как при температурах предотжига выше 200 oC, морфология поверхности пленок получается гладкой. Рельефность пленок ZnO влияет на плотность фототока солнечных ячеек, ячейки на основе пленок ZnO с морщинистой морфологией показали большее значение фототока по сравнению с гладкой морфологией, что обусловлена сильным рассеянием света и за счет этого увеличивается оптически путь света в фотоактивном слое за счет многократного отражения света в морщинистой структуре ZnO. Кроме того, с увеличением температуры предотжига пленок увеличивается фотонапряжения солнечных ячеек, увеличивается скорость рекомбинации носителей заряда и уменьшается коэффициент диффузии носителей заряда, что указывает об увеличении плотности дефектов кристаллической решетки ZnO. Таким образом, показано, что из раствора ацетата цинка можно получать гладкие или сильно рельефные тонкие пленки ZnO c контролируемыми свойствами.

Статья посвящена численному решению задачи о горении порошкового металлического топлива в камере сгорания с закрученным потоком. Представлена физико-математическая модель течения воздушной взвеси алюминиевого порошка закрученным потоком в цилиндрической камере сгорания с внезапным расширением. Физико-математическая постановка задачи основана на подходах механики двухфазных реагирующих сред. Решение проводилось методом распада произвольного разрыва. Приведены результаты численного параметрического исследования особенностей горения воздушной взвеси алюминиевого порошка в зависимости от ее состава, осевого расхода смеси на входе в камеру сгорания и значения скорости закрутки.

В работе описывается возникновение концентрационного поляризационного пограничного слоя на поверхности мембраны в процессе сепарации газовой смеси H2/CO2. Концентрационная поляризация возникает, когда отбракованный раствор накапливается рядом с поверхностью мембраны, образуя пограничный слой. Включение концентрационных поляризационных эффектов в обработку пористых стенок создает дополнительные трудности. Граничный слой, образованный концентрационной поляризацией, можно рассматривать как разновидность второй пористой стенки с меньшей проницаемостью, чем мембрана. Основная трудность при моделировании этой ситуации заключается в определении соответствующих граничных условий концентрации на стенке, поскольку концентрации будут постоянно изменяться на стенке, а сама геометрия стенки может меняться со временем из-за осаждения частиц. Для учета этого эффекта был разработан численный подход, который обсуждается в данной работе.

В статье рассматривается вопрос использования термоакустического двигателя в качестве когенерационного источника малой мощности для автономного энергоснабжения потребителей, способных работать на различных видах топлива и сжигаемых отходах. Проведен анализ мировых достижений в этой области энергетики. Ряд преимуществ делает его очень перспективным для разработки источников энергии, способных комплексно производить электрическую и тепловую энергию с большей эффективностью, чем у современных тепловых электростанций. Предлагаемая схема ТЭЦ основана на принципе двигателя Стирлинга, но в ней используется наиболее эффективный и перспективный термоакустический преобразователь тепла в механические колебания, которые затем преобразуются в электрический ток. В статье представлен математический аппарат, поясняющий основные принципы работы разработанного термоакустического двигателя. Для определения основных параметров термоакустического двигателя использовались методы компьютерного моделирования в среде DeltaEC. Предложена компоновочная схема лабораторного образца тепловой электростанции и дано описание ее конструкции. В качестве рабочего тела предложено использовать сухой насыщенный пар, что позволяет увеличить генерируемую мощность термоакустического двигателя.

В работе получены закономерности изменения сдвиговой прочности адгезионной связи τ и пьезокоэффициента β в системах металлов «сталь 45 - 40Х», «сталь 45+В - 40Х», «сталь 45+ВС - 40Х» при физическом моделировании сдвига между малогабаритными образцами в среде смазочных материалов И-20А, Wolf 10W-40, ТАД-17и, Литол-24 с отличительными динамическими вязкостями с использованием дополнительного оборудования машины трения СМЦ-2. Установлено, что увеличение скорости сдвига в два раза обуславливает уменьшение пьезокоэффициента в системе «сталь 45+ВС - 40Х» в 1,2-1,6 раза для смазочных материалов Wolf 10W-40, ТАД-17и, Литол-24 и его относительную одинаковость не зависящую от динамической вязкости. При этом увеличение скорости сдвига в два раза в системе «сталь 45+В - 40Х» обуславливает также уменьшение пьезокоэффициента в 1,16-1,38 раза для всех испытываемых смазочных материалов а его выравниваний, как в системе «сталь 45 +ВС» не наблюдается. Установлено, что явно выраженная закономерность влияния эквивалентной динамической вязкости на прочность адгезионной связи при р=0 МПа не выявляется, и характер проявления предопределяется возможной сменой механизма межмолекулярного взаимодействия зависящего от строения молекул смазочных материалов. При этом определено, что пьезокоэффициент закономерно уменьшается с увеличением динамической вязкости во всем рассматриваемом диапазоне нормальных давлений.

Недостатком полимерных материалов, в том числе и эпоксидных смол, является их повышенная пожарная опасность. Снижение горючести полимерных материалов является серьезной проблемой, требующей решения. Одним из способов снижения горючести полимеров является введение в полимерную матрицу специальных добавок, обладающих пламягасящими свойствами, что приводит к изменению характера процессов, происходящих при горении полимера, или блокированию процесса горения негорючими или ингибирующими веществами. В данной работе для улучшения огнестойких свойств эпоксидной смолы в качестве антипиренов были использованы гидроксид алюминия, полифосфат меламина и полифосфат-магний меламина. Концентрация наполнителей в эпоксидных композитах составляла 10 масс. %. Проведены экспериментальные исследования по определению температуры воспламенения полученных эпоксидных композитов. Полученные данные были сопоставлены с температурой воспламенения контрольного образца эпоксидной смолы без наполнителя. Результаты показали, что использование всех изученных антипиренов привело к повышению температуры воспламенения. Температура воспламенения образцов, наполненных полифосфатом меламина и полифосфатом-магний меламина увеличилась на 28 и 11 °С, соответственно. Однако лучший результат был получен для образца, наполненного гидроксидом алюминия: температура воспламенения этого образца была на 40 °C выше, чем у ненаполненной эпоксидной смолы.

Значение глобального параметра Хаббла, соответствующее астрофизическим наблюдениям, определено теоретически, без использования ʌСDMмодели. Предложена нелинейная фрактальная модель связи расстояния до наблюдаемой галактики с ее координатой. Расстояние определяется как фрактальная мера, масштаб измерения которой, в отличие от известных моделей фракталов, соответствует отклонению самой искомой меры от ее фиксированного значения (радиуса нулевой гравитации), относительно которого принимается масштабная инвариантность. Использована размерность предложенного нами специфического анизотропного фрактала, который моделирует рост расстояния до наблюдения. Показано, что эта размерность является также максимальной размерностью странного аттрактора фазового портрета уравнения гравитационных волн и множеств галактик по различным каталогам.

В мировой практике дистанционного зондирования Земли из космоса широко используются различные спектральные индексы, рассчитываемые по спутниковым снимкам. Этот подход оправдал себя при космическом мониторинге подстилающей поверхности, детектировании происходящих изменении и тенденций их динамики. Накопленный колоссальный объем спутниковых данных, современное развитие методов тематического дешифрирования привели к созданию сервисов, предлагающих в свободном доступе, как сами снимки, так и результаты их обработки. Однако, при решении задач локального и регионального масштаба использование готовых продуктов тематической обработки космической информации, представляемых известными сервисами, не всегда является эффективным. В связи с этим, возникает необходимость формирования собственных архивов многолетних рядов спутниковых индексов. Объем файлов, содержащих цифровые матрицы индексов, рассчитанных по данным низкого разрешения спутника MODIS, при полном покрытии территории Казахстана, превышает 4 Гб. Это приводит к замедлению расчетов, а зачастую к невозможности расчета полной матрицы на компьютерах средней мощности. В статье представлен алгоритм обработки спутниковых данных при формировании временных рядов вегетационных индексов. В результате создан многолетний архив индексов вегетации (2001-2020 гг.) на территорию Республики, являющийся основой для анализа изменений подстилающей поверхности, определения их тенденций и прогноза этих изменений.

Одной из проблем в создании систем энергоанализа пучков заряженных частиц является определение отклоняющего поля и расчет формы отклоняющих электродов. Данная статья посвящена изучению возможности создания эффективного анализатора энергий пучков заряженных частиц на основе мультипольных электродных систем. В качестве отклоняющего поля выбрано ранее не изученный вид мультипольно-цилиндрического поля - электростатическое аксиально-симметричное октупольно-цилиндрическое поле. Поле формируются с помощью суперпозиции цилиндрического электростатического поля и кругового октуполя различных вкладов. Рассчитано семейство эквипотенциалей цилиндрических октуполей, имеющих плоскость симметрии и антисимметрии. Проведен расчет и анализ эквипотенциальных портретов электростатических аксиально-симметричных октупольно-цилиндрических полей при различных весовых вкладов цилиндрического поля и кругового октуполя.