2021 Vol. 18, No. 3(37)

Целью данной работы является исследование кинетики фазовых превращений в сегнетоэлектриках на основе титаната кальция. Актуальность данного исследования заключается в оценке новых методов получения сегнетоэлектриков сложного фазового состава, обладающих потенциалом применения в микроэлектронике, фотокатализе и энергетике. В качестве основных методов анализа были применены методы растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Анализ морфологических особенностей позволил установить кинетику изменения не только размеров зерен, но и их геометрии. В ходе проведенных исследований фазовых превращений в зависимости от температуры отжига была установлена следующая зависимость типа TiO₂ – anatase/CaTi₂O₄ → TiO₂– anatase /CaTi₂O₄/CaTiO₃ → CaTiO₃/TiO₂ – rutile. При этом при температуре 1000°C происходит формирование устойчивой структуры керамики с перовскитоподобной структурой типа CaTiO₃ и высокой степенью структурных упорядочений (более 92%).

Исследована линейная усадка образцов литий-титанового феррита при радиационно-термическом и термическом спекании. Перед прессованием часть порошков подвергалась термическому нагреву в течение 2 часов при температурах 1273, 1373 и 1473 К. Установлено, что изменение кинетики усадки ферритов после отжига порошков согласуется с классическими представлениями о термическом девозбуждении порошков за счет отжига дефектов. Такие дефекты образовывались в зернах порошка при шлифовании. Анализ полученных данных позволил предложить наиболее вероятную модель радиационно-термической активации спекания порошкового феррита. Получена модель радиационного торможения релаксации неравновесных дефектов.

В работе использована модель поверхностного слоя совершенных монокристаллов и выяснена роль поверхностной энергии в физических процессах, протекающих в области наноразмеров углеродных материалов. Из них исследованы алмаз, графит, карбин и фуллерены. Толщина поверхностного слоя алмаза кубической симметрии составляет 8,2 нм и представляет собой наноструктуру. Средний размер синтезированного наноалмаза имеет порядок ~ 8 нм. Вычисленное нами значение σ_hkl по плоскостям алмаза (100), (110) и (111) неплохо согласуется с экспериментом и другими расчетами. Толщина поверхностного слоя графита по оси а равно R(I)_а = 8,0 нм и также представляет наноструктуру. А вот по оси с мы имеем толщину слоя около 1,5 нм и количество монослоев всего 2. По этой оси с графит можно создать монослой, превратив его в графен. Вычисленное нами значение σ_hkl по плоскостям а и с графита равны 25957 и 5515 мДж/м², соответственно. Карбины представляют полимерную полииновую или кумуленовую цепочку, состоящую из атомов углерода в sp-гибридизации. Если представить, что толщина поверхностного слоя карбина растянута в одномерную цепочку вдоль оси с, то длина этой цепочки составить до 200 нм для α-карбина. Толщина поверхностного слоя фуллеренов значительно превышает толщину поверхностного слоя чистых металлов. Толщина поверхностного слоя фуллеренов у С₈₄ и С₉₆ превышает 100 нм по Глейтеру, характерную для наноструктур. Поверхностная энергия фуллеренов σ_hkl  возрастает с ростом числа атомов углерода С₃₆ → С₉₆. Она также изменяется в ряду (111) → (100) → (110).

В данной работе представлены результаты исследования влияния термического и механического воздействий  на формирование структуры в ультрадисперсном порошке нагретого до температуры выше температуры плавления политетрафторэтилена (327°C). Ультрадисперсный порошок был получен механическим измельчением промышленного образца политетрафторэтилена в роторно-ножевой мельнице. Исследования  ультра порошка с помощью просвечивающего микроскопа показали, что частицы порошка представляют собой квазисферические частицы размером 5 мкм. Термические (спекание, медленная и быстрая закалка) и механическое (создание высокого давления) эффекты на частицы ультрадисперсного порошка были определены методами автоматизированного цифрового  микроскопа Leica DM 6000, рентгеновской дифракции и Виккерса. Было обнаружено, что образование супрамолекулярной структуры зависят от приложенного  усилия (давления)  и температуры. Измерение твердости модифицированного образца показало, что его твердость по отношению к твердости промышленного образца увеличилась на 4 единицы.

В статье рассматривается результаты исследования процесса формирования гидроксиапатитового покрытия на титановой подложке при детонационном напылении. Методами Рамановской спектроскопии и рентгеноструктурного анализа исследованы порошки для напыления и полученные покрытия из гидроксиапатита. Определено, что для покрытия из чистого гидроксиапатита, полученного методом детонационного напыления, характерным являться появление фаз α-трикальцийфосфата, но при этом в составе покрытия сохраняется фаза гидроксиапатита. Результаты, полученные на рамановском спектре указывает на то, что гидроксиапатит является основной фазой в покрытиях.  Морфология напыленных покрытий была охарактеризована с помощью сканирующей электронной микроскопии, а анализ элементного состава покрытий был получен с помощью детектора энергодисперсионного спектрометра. Энергодисперсионный спектрометрический анализ показал, что элементный состав полученных покрытий аналогичен элементному составу исходного порошка, что очень важно для сохранения срока службы покрытий.

В работе приведены результаты исследований зависимости люминесцентных свойств образцов керамики от их положения в тигле при облучении. Для синтеза готовилась шихта из смеси порошков окислов оксида алюминия, оксида иттрия. Соотношение окислов в шихте соответствовало стехиометрическому. Частицы порошков окислов имели размеры около 1мкм и меньше. Синтез осуществлялся на ускорителе электронов Института ядерной физики СО РАН (г. Новосибирск). Люминесцентные свойства были измерены на спектрофлуориметре СМ 2203 производства «СОЛАР» при возбуждении монохроматическим излучением на 450 нм. Исследованы двавида образцов, отличающиеся величиной насыпной плотности и предысторией оксида иттрия.

Призматические теплообменные элементы, расположенные на плоской поверхности, характерны для многих технических приложений. Целью работы является разработка локального подхода к оценке теплоотдачи рабочих поверхностей на основе локального контроля теплофизических параметров в характерных зонах рабочей среды с использованием методов тепло-массо-аналогии и термо-анемометрии. Локальный подход позволяет более точно диагностировать типы течения в пограничном слое обтекаемого элемента и тем самым более точно определять температурное состояние отдельных призматических элементов и всей конструкции в целом. Для расчета локальной теплоотдачи каждой грани призмы в отдельности и средне-поверхностного теплообмена в зависимости от геометрических и режимных параметров предложены уравнения подобия.

В статье рассматриваются некоторые аспекты  использования возобновляемых источников энергии, в частности, проблемы малой ветроэнергетики. Приведен краткий анализ темпов развития ветроэнергетики в мире и в Казахстане. Исследование посвящено поиску способов оптимизации лопасти ветроэнергетической установки на основе эффекта Магнуса, предназначенной для выработки электрической энергии при малых скоростях ветра. Разработана цилиндрическая лопасть с турбо-дефлектором на торце для обеспечения самостоятельного запуска вращения лопасти без использования дополнительных пусковых механизмов. Проведены тестовые эксперименты на аэродинамической трубе Т-I-М при различных условиях обтекания. Определены зависимости аэродинамических сил от скорости воздушного потока при различных углах атаки.

В статье рассматривается эффективные технологии обработки органической фракции твердых отходов, предполагающие использование различных подходов с концепцией сохранения экологии окружающей среды. Биомассу нельзя просто собирать и сжигать, авторы предлагают использовать эффективный способ ее переработки, который позволит  получить из нее топливо. Для получения энергии биомасса может быть использована для производства биогаза или жидкого биотоплива с использованием различных технологических процессов, например, путем ферментации. Они, в свою очередь, могут быть преобразованы в электричество и тепло путем сжигания или создания топливных элементов или использоваться в качестве топлива для автомобилей. Цель этой статьи - использовать альтернативные методы для предварительной обработки органической фракции твердых бытовых отходов ферментацию этанола спиртовыми дрожжами и анаэробное сбраживание. Показано, что из 1.5 кг органической фракции твердых бытовых отходов можно получить спиртосодержащую жидкость, в которой процентное содержание этилового спирта составляет 97.5%. Таким образом, органические твердые бытовые отходы могут быть перспективным источником топлива в современной энергетике.

На производстве и в быту применяются различные обогревающие системы. Одним из мощных и неиссякаемых источников для обогревающей системы является Солнце. Применение солнечной энергии имеет большое значение для объектов, оторванных от систем централизованного тепло- и энергоснабжения: небольших деревень и аулов, фермерских формирований, отгонного животноводства, мобильных домиков. Отопление от солнца, созданное на базе солнечных батарей, осуществляется путём установки электрического нагревателя. В настоящее время все большее внимание потребителей обращается к электропроводящему тепловыделяющему карбоновому материалу (карбон). Целью текущего исследования было изучение использования альтернативного источника энергии в виде солнечного излучения и карбонового тепловыделяющего гибкого материала в качестве обогревателя для обогрева мобильных жилых помещений фермеров. Для проведения исследований на мобильный домик фермера были установлены солнечная станция и обогреватель с карбоновым тепловыделяющим гибким материалом. Проведенные исследования показали, что предлагаемая система работоспособна и по сравнения с другими системами, например с солнечными коллекторами, система имеет ряд преимуществ.

Статья посвящена анализу существующих вариантов подреакторных ловушек расплава, конструкций и недостатков данных ловушек. Предложена вариация собственной подреакторной ловушки расплава с жаростойким композитным покрытием с кипящим слоем. Приведено описание установки для проведения экспериментальных исследований жаростойкого композитного покрытия с кипящим слоем. Приведены результаты теплового расчета вариации подреакторной ловушки расплава с кипящим слоем. Тепловой расчет показал, что увеличение средней температуры расплава проходит менее интенсивно в модели подреакторной ловушки с кипящим слоем, за счет теплоотвода от кориума к металлу на совершение фазового перехода.

От трех до десяти процентов от всей добываемой нефти, не может быть использовано для последующей переработки. При транспортировке нефти нефтеналивными судами и ее хранении в резервуарах на дне осаждаются нефтяные отложения, состоящие из частиц минералов и наиболее тяжелых углеводородов парафинового ряда, удельный вес которых больше плотности нефти и воды. Для надежной эксплуатации резервуаров их необходимо периодически очищать от накопившегося осадка. Новизной исследования является использование электрогидравлического эффекта для переработки нефтяных донных отложений в рамках безотходной технологии их утилизации в промысловых условиях. Определены оптимальные условия электрогидравлического воздействия, обеспечивающие  разрушение донных отложений нефти в нефтехранилищах станции Атасу-Алашанькоу.

В статье сделан обзор биогазовых технологий за рубежом и в Казахстане, опыт зарубежных стран в биогазовой индустрии, развитие и перспективы внедрения биогазовых установок в Республике Казахстан для экологичной и выгодной переработки органических отходов сельского хозяйства, пищевых производств, перерабатывающих предприятий. Даны рекомендации по специфике проектирования биогазовых установок в сложных климатических условиях Казахстана (особенно севера, востока и центрального Казахстана). Показана действующая конструкция биогазовой установки (объем заполнения 3,7 м³), при проектировании которой были использованы агрегаты собственной конструкции, это перистальтический насос и измельчитель сырья. Эффективность ряда агрегатов, в частности перистальтического насоса новой конструкции, была показана в ходе проведенных экспериментов.

В данной статье представлено, как форма и физическая структура узлов соединений влияют на эксплуатационные характеристики корпуса датчика зрелости. Пластиковые корпуса прямоугольной и цилиндрической конфигураций, состоящие из двух частей, были последовательно испытаны на водонепроницаемость, ударопрочность и устойчивость к нагрузкам. Испытания показали слабую водонепроницаемость и ударопрочность прямоугольного корпуса по сравнению с цилиндрическим, в котором не было выявлено серьезных дефектов. Оба типа корпусов хорошо показали себя во время испытаний на сжатие со всех трех сторон, продемонстрировав несущую способность от 0.6 до 2.11 кПа, что эквивалентно 65.3 и 165.3 кг массы человека. Основываясь на полученных результатах, исследование демонстрирует простой в использовании рабочий процесс для универсального тестирования и оценки корпуса датчиков зрелости. Предложенный рабочий процесс может быть применим и для других типов малогабаритных электронных устройств.

В работе развит численно-аналитический подход к моделированию тепловых процессов в составном аноде микрофокусных рентгеновских трубок. На первом этапе моделирования с помощью известных аналитических аппроксимаций строится функция распределения объемных источников тепла. На втором этапе эта функция используется при решении стационарной краевой задачи с уравнением Пуассона методом конечных элементов. С помощью предложенной методики проведена адекватная оценка максимальной мощности трубки с W-Be анодом прострельного типа.

Работа посвящена исследованию космологических моделей на основе тахионного поля. Показали, что уравнения поля Эйнштейна для пространственно-плоского, однородного и изотропного пространства-времени Фридмана-Робертсона-Уокера имеют форм-инвариантность симметрии, получаемую форм-инвариантностью преобразований. Форм-инвариантность преобразований задаем в общем случае линейной функцией , и в частности исследуем при . Провели тахионизацию космологической модели для всего диапозона значений баротропного индекса . Для степенной функции масштабного фактора показали метод получения потенциала и функции тахионного поля. Полученный потенциал эквивалентен потенциалу используемому в теории струн.