Архив

В данной работе проводилось экспериментальное сравнение автоэмиссионных характеристик двух различных катодов, изготовленных на основе полиакрилонитрильных волокон (ПАН-волокон) и волокна из углеродных нанотрубок (УНТ-нити). Основная цель работы заключалась в сравнительном анализе автоэмиссионных свойств материалов для катодного узла катодолюминесцентной лампы. Были измерены вольтамперные, токовые и ватт-ваттные характеристики изготовленных катодов. Сравнение вольтамперных характеристик катодов из двух исследованных материалов показывает, что минимальное поле возникновения автоэмиссионного тока для катода из УНТ-нити (ускоряющее напряжение в диодном варианте проведения измерений около 625 В) примерно в 3 раза ниже, чем для катода из ПАН-волокон (ускоряющее напряжение – около 1850 В). Соответственно, величина тока порядка 100 мкА для катода на основе УНТ-нити достигается при ускоряющем напряжении порядка 1300 В, а для катода на основе ПАН-волокон – порядка 2630 В. Структурные изменения катодов исследовались с помощью методов растровой электронной микроскопии. По совокупности результатов был сделан вывод о предпочтительности использования УНТ-нити в качестве материала катода. Эмиссионный ток катода на основе УНТ-нити при приложении постоянного высокого напряжения демонстрирует рост в течение переходного периода и достигает стабильного значения более 75 мкА. Полученный эффект, по- видимому, обусловлен активацией дополнительных эмиссионных центров при приложении высокого ускоряющего напряжения. В работе проанализированы факторы, определяющие эффективность источников света, создаваемых на основе исследованных материалов.

Представлен анализ рельефа поверхности проводящих контактов на основе ITO, структурированных одностенными углеродными нанотрубками. Осаждение пленок ITO и углеродных нанотрубок проводилось лазерно-ориентированным методом с использованием CO2-лазера. Оптическая схема была согласована с управляющей электрической сеткой, напряженность поля варьировалась в диапазоне 100…600 В/см. Для диагностики поверхности последовательно использовались атомно-силовая микроскопия в контактном режиме и измерение краевого угла смачивания методом висячей капли. Шероховатость чистого ITO составила порядка 1,8 нм, в то время как при лазерно-вакуумном осаждении углеродных нанотрубок шероховатость варьировалась от 6,4 до 22,1 нм с ростом электрического поля в процессе напыления. Рассматривалась связь шероховатости и площади поверхности покрытий с краевым углом смачивания. Показан рост угла смачивания от 101,8° в случае чистого ITO до 115,0…128,6° при осаждении углеродных нанотрубок. Полученные результаты свидетельствуют об улучшении стойкости ITO-покрытий к влаге при осаждении углеродных нанотрубок, что позволяет расширить их условия эксплуатации и область применения в оптической электронике, лазерной и дисплейной технике.

Титанат калия, модифицированный ионами Fe3+ и соответствующий стехиометрии K1.6Fe1.6Ti6.4O16 (KFTO), получен методом полимерных комплексов прекурсоров (метод Печини). Фазовый состав, распределение частиц по размеру и морфология образцов полученных материалов были охарактеризованы методами рентгенофазового анализа (РФА), дифракции лазерного излучения и СЭМ. Рентгенофазовый анализ показывает однофазное образование титаната калия с тетрагональной структурой голландита. Для уточнения параметров кристаллической решетки использован метод Ритвельда. Параметры решетки составляют: a = b = 10,151 Å и c = 2,9659 Å. Результаты СЭМ и дифракции лазерного излучения показали, что частицы исследуемого нанопорошка имеют кубическую форму и средний размер 400 нм. Диэлектрические свойства в диапазоне частот 0,1 Гц до 1,0 МГц исследованы для керамических дисков, полученных методом спекания, спрессованного нанопорошка при 1080 °C. Установлено, что керамика на основе твердых растворов KFTO обладает высокой диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями и характеризуется повышенной поляризуемостью структуры. Высокая поляризуемость материала объясняется относительно высокой подвижностью ионов K+ в туннеле рассматриваемой структуры голландита, сопровождающейся перераспре- делением электронов в кристаллической решетке. Приведено обсуждение вклада различных процессов в диэлектрическую проницаемость.

В 2021 году Нобелевская премия по физике присуждена «за новаторский вклад в наше понимание сложных систем», причем половина присуждена совместно Сюкуро Манабе и Клаусу Хассельманну «за физическое моделирование климата Земли, количественную оценку изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления», другая половина Джорджо Паризи «за открытие взаимодействия беспорядка и флуктуаций в физических системах от атомных до планетарных масштабов». С. Манабе впервые продемонстрировал, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры на поверхности Земли. К. Хассельманн создал модель, которая связывает воедино погоду и климат, разработал методы определения конкретных сигналов, которые накладывают отпечаток на климат.

Для производства нанопластин из слоистых кристаллов жидкофазной сдвиговой эксфолиацией разработаны патенто-защищенные технологии и оборудование. Основное отличие предлагаемых технологий и оборудования от известных заключается в том, что процесс эксфолиации реализуется только за счет сдвига в непрерывном режиме работы. Особый интерес к жидкофазной эксфолиации можно объяснить следующими преимуществами данной технологии по отношению к другим: химические реактивы используются в минимальных количествах (3…4 мл/л) в качестве поверхностно-активных веществ, для предотвращения агломерации нанопластин, которые образуются в процессе эксфолиации; жидкой дисперсионной средой, как правило, служит один из компонентов создаваемого конструкционного или функционального материала; материальные и энергетические затраты значительно меньше, чем при использовании других технологий; данная технология легко масштабируется. Исследована кинетика процесса эксфолиации и установлено, что концентрация нанопластин слоистых кристаллов в основном зависит от суммарного пути частиц, пройденного ими в зоне эксфолиации, т.е. в зоне контакта подвижных лопастей с внутренней поверхностью статора. Разработана математическая модель распределения нанопластин в жидкости и определена критическая концентрация агломерации этих пластин в жидкости. Предложена каскадная технология производства нанопластин и методика расчета основных режимных и геометрических параметров роторных аппаратов с подвижными лопастями.

Перфторированные полиэфиры (ПФПЭ) находят применение в качестве компонентов высокоэффективных смазок и масел, работающих в условиях высокой и низкой температуры, в том числе в изделиях специального назначения, используемых в космосе и арктических условиях. Существующие коммерчески доступные ПФПЭ являются продуктами мономерного синтеза, что неизбежно приводит к неоднородной структуре конечного продукта. В связи с этим, исследование новых подходов получения изотактических ПФПЭ – актуальная задача. Одним из перспективных подходов к получению изотактических ПФПЭ является жидкофазное фторирование. На сегодняшний день в жидкофазном фторировании применяют токсичные, озоноразрушающие растворители, что ограничивает промышленную реализацию. Использование перфторированных жидкостей, например перфтордекалина (ПФД), позволит снизить экологические риски синтеза ПФПЭ. Учитывая нерастворимость полипропиленгликолей (ППГ) в ПФД, предложено использование ультразвукового диспергирования для получения эмульсий и жидкофазного фторирования. Приведены исследования свойств эмульсий ППГ в ПФД, определены концентрация, средний размер частиц и молекулярно- массовое распределение. Сделан вывод о применимости ультразвукового диспергирования для обеспечения высокой удельной площади поверхности раздела фаз в системе ППГ – ПФД, а также целесообразности проведения ультразвукового диспергирования в непрерывном или периодическом режиме при реализации жидкофазного фторирования ППГ в ПФД.

Методами квантовой химии получена верхняя оценка активационного барьера Еа, преодолеваемого атомом бора при его адсорбции на сингулярной грани нелегированного алмаза. Этот процесс связан с формированием дырочного δ-слоя, легированного бором в толще нелегированного алмаза и являющегося неотъемлемой частью алмазного транзистора. Найденная оценка величины Еа составила примерно 6…7 эВ. Она соответствует по порядку величины плавающему приэлектродному падению потенциала электрода-подложки относительно стационарной низкотемпературной плазмы при электронной температуре свыше ~ 1 эВ. Между тем в существующей технологии CVD, усиленного высокочастотной плазмой (MWCVD) и используемого для создания легированных бором δ-слоев, источником роста δ-слоя являются высокоэнергетичные ионы бора с энергией в сотни эВ (и даже единицы кэВ), поступающие на подложку из высокочастотной плазмы. Столь высокая энергия ионов бора, набираемая ими на приэлектродном падении напряжения, явно избыточна и приводит как к чрезмерно большой глубине проникновения ионов в алмаз, так и большому разбросу этой глубины. Это снижает качество δ-слоя и эффективность транзистора как целого. Cпецифика высокочастотной плазмы, создаваемой в СВЧ-резонаторе для роста алмаза, допускает реализацию режимов работы установки и роста алмаза как с большими (единицы кэВ), так и малыми (единицы эВ) приэлектродными падениями напряжения. В работе рассматривается возможность переключения между этими двумя режимами. Режим с большим падением реализует быстрый рост нелегированного алмаза, режим с малым падением – δ-слой высокого качества.