Дана прогнозная оценка выхода детонационных наноалмазов (ДНА) в зависимости от значения кислородного баланса, длины зоны и времени химической реакции взрывчатых веществ (ВВ). Определены зависимости основных характеристик ВВ друг от друга. Показано, что практически любой параметр ВВ (например, скорость детонации) может быть использован для расчета других их характеристик, а также выхода ДНА при их синтезе. Впервые определен выход ДНА из безводородного бензотрифуроксана (1,88 мас. %). Такие наноалмазы по данным Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева (Россия, Новосибирск) имеют сферическую форму (диаметр ~100 нм) из-за очень высокой температуры (4300 К) и давления 36 ГПа. По элементному составу ВВ рассчитаны тепловой эффект сгорания, тепловой эффект взрыва, удельная мощность ВВ и все остальные характеристики, включая выход ДНА. Прогнозная оценка не исключает необходимость проведения экспериментальных работ, но определяет их целесообразность.

Повышение физико-механических свойств аустенитных нержавеющих сталей (АНС) методами интенсивного поверхностного пластического деформирования (ИППД) является одной из ключевых проблемных тематик в области инженерии поверхности и нанокристаллических материалов. Комплексный характер эволюции структурных состояний в условиях ИППД ограничивает возможности регламентированного наноструктурирования приповерхностного слоя АНС типа 18-10 в широком диапазоне деформационных воздействий. Представлены результаты рентгенофазового анализа (РФА) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) приповерхностного слоя стали 12Х18Н10Т после ультразвукового нанокристаллического поверхностного модифицирования (УНПМ) с различной плотностью обработки. РФА и ПЭМ свидетельствуют о двухфазном (α′ + γ) составе стали 12Х18Н10Т, подвергнутой УНПМ. Методом РФА установлены функциональные зависимости объемной доли мартенситной фазы: 1) от плотности обработки; 2) энергии деформации, аппроксимация которых уравнениями линейной регрессии выполняется с достоверностью R2 = 0,984. По данным ПЭМ, структура приповерхностного слоя стали 12Х18Н10Т, подвергнутой УНПМ с максимальной используемой плотностью обработки (N = 9367 мм–2), представлена значительным количеством мартенсита в форме ламелей шириной менее 100 нм и высокой плотностью дислокаций. Результаты данной работы могут использоваться для разработки и оптимизации технологических режимов УНПМ АНС типа 18-10, полученных субтрактивными, аддитивными и гибридными аддитивно-субтрактивными технологиями производства.

Многофункциональные энергетические материалы (реакционные материалы) при нормальных условиях являются инертными смесями, а при сильном механическом или тепловом воздействии способны к интенсивной экзотермической реакции. Для разработки реакционных материалов и оптимизации их состава необходимо учитывать последовательности химических реакций. Исследованы особенности горения в порошковом реакционном материале на основе вольфрама, политетрафторэтилена и алюминия. Поскольку металлические компоненты должны вступать в реакцию с продуктами разложения политетрафторэтилена, эта стадия выделена в отдельные эксперименты по горению металлов с тетрафторметаном CF4. Использование тетрафторметана вместо политетрафторэтилена позволило установить, что в системе Al–CF4 реакция начинается при 900…1000 °C, а в системе W–Al при 700 °C. Интенсивное испарение политетрафторэтилена в системе W–ПТФЭ–Al препятствует реагированию вольфрама с алюминием, что приводит к воспламенению при 900…1000 °C. Горение двухкомпонентных систем W–Al и Al–CF4 показало, что выделяющееся при их взаимодействии тепло недостаточно для самоподдерживающегося синтеза. Горение образцов W–Al в среде тетрафторметана реализуется в самоподдерживающемся режиме. Реакция вольфрама с алюминием дает начальный импульс, а основным источником тепла является взаимодействие алюминия с тетрафторметаном.

Практически все используемые в России стенты с лекарственными покрытиями произведены за рубежом и имеют высокую стоимость, что не может удовлетворять потребностям российских пациентов и их финансовым возможностям. В связи с этим актуальным является поиск и разработка новых типов покрытий медицинских стентов, а также налаживание их производства в РФ. Необходимо создание тонкопленочных лекарственных покрытий стентов с увеличенным временем испускания лекарственного препарата для лечения различных заболеваний. В качестве компонента, обеспечивающего пролонгированную и дозированную десорбцию лекарственного препарата с поверхности стента, лучше всего использовать полимерный носитель. В работе исследована возможность применения перспективного материала современности – углеродных нанотрубок – в качестве компонента лекарственного покрытия медицинского стента, который обеспечит не только улучшение физико-механических свойств покрытия, но и пролонгированное действие лекарственного препарата за счет увеличения времени его десорбции. Выполнены теоретические исследования механизмов взаимодействия компонентов лекарственных покрытий стентов на основе биополимера поливинилпирролидона, в состав которых входят лекарственные препараты (тегафур, дексаметазон) и углеродные нанотрубки. Исследования выполнены в рамках квантово-химического расчетного метода теории функционала плотности (DFT), который широко используется во всем мире для расчета наносистем.

Рассмотрены возможности применения триалкиламинов неразветвленного строения для изменения олеофильно-гидрофильных свойств поверхности фталоцианина меди. Методами молекулярного моделирования с использованием теории функционала плотности исследованы характеристики процесса адсорбции триалкиламинов с длиной алкильной цепи n = 1…8. Рассчитано изменение свободной энергии Гиббса для адсорбции исследуемых поверхностно-активных веществ из водной фазы на поверхностях (001), (201) и содержащей атом металла. Определено, что на неполярные поверхности (001) и (201) адсорбция триалкиламинов из водной фазы не происходит (ΔG = 18…41 кДж/моль). Для адсорбции на поверхность, содержащую атом металла, отрицательные значения энергии Гиббса наблюдаются для трипентиламина и выше (при условии полной потери вращательных и поступательных степеней свободы) или для всех, кроме триэтиламина (при частичном сохранении вращательных степеней свободы). Однако для тригексиламина и выше при адсорбции на поверхность с атомом металла будут наблюдаться стерические затруднения. Для всех рассмотренных триалкиламинов наблюдаются более низкие значение энергии Гиббса для адсорбции на поверхность с атомом металла, чем на неполярные поверхности, что говорит об избирательной адсорбции данных поверхностно-активных веществ на поверхность фталоцианина меди. По результатам исследования выявлено, что наилучшими характеристиками для олеофилизации поверхности фталоцианина меди обладает трипентиламин.

Проанализированы физические механизмы квазидиффузионной сепарации когезионно несвязанных сферических частиц при комплексном их различии по размеру и плотности в тонкослойных быстрых гравитационных потоках на шероховатом скате с высокой неоднородностью структурно-кинематических параметров. Исследованы альтернативные условия квазидиффузионного взаимодействия частиц в быстром гравитационном потоке на шероховатом скате, отличающиеся доминированием при взаимодействии либо относительной скорости частиц в направлении гравитационного сдвига, либо скорости их хаотических флуктуаций. Установлено, что интенсивность потока квазидиффузионной сепарации находится в прямой зависимости от частоты столкновения частиц, которая в общем случае гравитационных течений зернистых материалов определяется при доминирующем значении компоненты относительной сдвиговой скорости частиц и в меньшей степени зависит от скорости их хаотических флуктуаций. В неординарных условиях быстрого гравитационного течения, которые формируются в потоке гладких упругих частиц в верхней его части, называемой «облаком» частиц, частота столкновений частиц определяется при доминирующем значении скорости их флуктуаций. Установлено, что в тонкослойных быстрых гравитационных потоках эффект квазидиффузионной сепарации, обусловленный структурной неоднородностью потока, может доминировать над эффектом сегрегации, являющимся следствием локальной неоднородности среды.

Десорбция газов из материалов катодов в электровакуумных приборах (ЭВП) является одной из ключевых проблем в процессе производства, оказывающей существенное влияние на производительность и долговечность таких устройств, как магнетроны, рентгеновские трубки и вакуумные усилители. К примеру, очищение поверхностей деталей ЭВП в процессе производства неизбежно влечет за собой их реакции с компонентами воздуха после извлечения из зоны обработки, а процесс обезгаживающего нагрева во время откачки нередко способствует дополнительному усложнению структуры и химического состава поверхностного слоя, поскольку примеси, диффундирующие к поверхности, могут вызвать появление новых веществ. Поэтому даже при выборе материалов катодов, деталей внутренней арматуры ЭВП руководствуются способностью материала быстро удалять газы, сохранять прочность при высоких температурах и обладать высокой химической устойчивостью. Приведен подробный анализ современных методов ускорения десорбции, механизмов этого процесса и их расчетных основ, включая известные физические законы и модели адсорбции и десорбции Оценены перспективные подходы к улучшению качества катодов на разных этапах их производства, с акцентом на использование новых материалов и технологий. Проанализированы расчеты, подтверждающие эффективность предложенных решений, а также влияние различных факторов на минимизацию влияния процессов десорбции и повышение долговечности катодов в ЭВП.