Архив

Эффективная передача тепла имеет важное значение во многих промышленных отраслях для обеспечения безопасной и эффективной работы оборудования. Термопасты являются материалами, применяемыми для улучшения теплопередачи между различными поверхностями. В данном исследовании было изучено влияние углеродных нанотрубок на теплопроводные свойства термопаст в целях создания нового, более эффективного и экономичного композита. При выполнении работы был проведён эксперимент, заключающийся в подборе оптимального типа термопасты, а также определения наиболее эффективного количества углеродного наноматериала, для оценки термической стабильности и улучшения характеристик термопаст при добавлении углеродных нанотрубок.Результаты исследования показали, что добавление углеродных нанотрубок позволяет улучшить распределение и передачу тепла, а именно при введении углеродных нанотрубок в концентрации 0,01 % температура процессора оставалась ниже на 15ºС при предварительном воздействии на нанотрубки ультразвуком, и на 10 °С без предварительной обработки в ультразвуковой мешалке. Полученные результаты подчеркивают потенциал углеродных нанотрубок как многообещающей добавки для улучшения теплопроводных свойств термопаст в различных приложениях.

Разработаны методы изготовления и сформированы структурированные многослойными углеродными нанотрубками «Таунит-МД» образцы широкополосных радиопоглощающих покрытий, предназначенных для покрытия внутренних поверхностей и оборудования рабочих мест в высококачественных радиочастотных безэховых камерах. Высокое аспектное отношение (> 1000) применяемых углеродных наноматериалов позволяет сформировать в структуре пенополиуретановой матрицы развитую трехмерную проводящую сеть при низкой концентрации добавки, что положительно сказывается на эффективности поглощения электромагнитной энергии и обеспечивает отсутствие сыпучести наполнителя. При использовании поглотителя с конфигурацией в виде массива пирамид высотой 250 мм обеспечивается ослабление коэффициента отражения более чем на – 40 дБ в диапазоне частот от 1 ГГц, при использовании поглотителя с конфигурацией в виде массива пирамид высотой 100 мм, обеспечивается ослабление коэффициента отражения более чем на –30 дБ в диапазоне частот от 10 ГГц. Испытания на износостойкость продемонстрировали полное сохранение поглощающих характеристик разработанных поглотителей, в то время как для промышленного образца с техническим углеродом наблюдалось ослабление поглощающей способности на –20 дБ.

В состав современных битумных вяжущих вводят модифицирующие добавки для удовлетворения высоких современных требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам дорожных покрытий. Использование углеродных наноматериалов в качестве модификаторов придает битумным вяжущим антистатические свойства и открывает возможность применения инновационного подхода по залечиванию трещин в асфальтовом покрытии под действием сверхвысокочастотного микроволнового излучения с его последующей регенерацией. Серии образцов нанокомпозиционных материалов на основе битума марки «БНД 60/90» и гибридного наполнителя, содержащего графеновые нанопластинки (ГНП) и многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ), были изготовлены посредством простой методики смешения. Использование гибрида с отношением МУНТ к ГНП равным 4 : 0.1 позволило достичь максимальной электропроводности битумных нанокомпозиций, значение которой составляло 4,82⋅10–3 См/см при концентрации наполнителя 8 масс. %. Экспериментально найдено оптимальное соотношение компонент МУНТ к ГНП равное 4 : 1, при котором порог перколяции снижался на 50 и 100 % по сравнению с нанокомпозитами, имеющими отношение МУНТ к ГНП равное 4 : 0.1 и 1 : 1 соответственно. Предложен механизм образования двойного перколяционного контура в нанокомпозиционной системе на основе битума, содержащей ГНП и МУНТ в соотношении 4 : 1.

Статья посвящена изучению и оценке адсорбционных свойств нового высокопористого углеродного материала в широком интервале давлений при температурах выше критической. Показано, что активированный углеродный материал, полученный из «отработанного кофе» является эффективным адсорбентом для CH4. Так, в данном исследовании карбонизированная кофейная гуща использовалась в качестве прекурсора для получения высокопористого углеродного материала (ВУМ5), путем химической активации при 750 °С для эффективной адсорбции CH4. Порометрия показывает, что полученный адсорбент является микромезопористым с узким распределением пор по размерам, обладающий удельной площадью поверхности по БЭТ 3456 м2/г и объемом пор 1,604 см3/г. Изучена адсорбция CH4 на полученном углеродном материале при температурах 298.15…323.15 K и давлении до 100 бар. ВУМ5 демонстрирует высокую адсорбционную способность по CH4 19 ммоль/г при 10 МПа и 298,15 K. Экспериментальные данные адсорбции CH4 на ВУМ5 проанализированы с использованием типовых моделей адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха в интервале температур 298,15…323,13 K. Результаты показывают, что адсорбция CH4 на ВУМ5 в рассматриваемом диапазоне температур и давлений соответствуют адсорбции Ленгмюра. Данный факт подтверждается полученными значениями коэффициентов корреляции равными 0,99 и средних относительных отклонений между экспериментальными результатами и результатами, полученными с помощью модели Ленгмюра, которые составляют менее 3 %. Рассчитаны значения изостерических теплот при различных абсолютных количествах адсорбции CH4 на полученном ВУМ5, которые находятся в диапазоне от ~10,0 до 17,0 кДж/моль, что указывает на то, что процесс представляет собой физическую адсорбцию, а сила связи между молекулой CH4 и поверхностью адсорбента относится к силе Ван-дер-Ваальса. Данные изотерм адсорбции и термодинамические параметры, оцененные в настоящем исследовании, полезны для проектирования систем хранения газа на основе адсорбции.

В работе оценена возможность сорбционного извлечения кобальта анионитами из солянокислых растворов в присутствии никеля. Наибольшее значение сорбционной емкости наблюдается у гелевого анионита с пиридиниевыми функциональными группами (Axionit VPA G.2.4) и макропористого анионита с функциональными группами вторичного и третичного амина (Indion 850). Обработка изотерм сорбции кобальта анионитами Indion 850 и Lewatit MP 800 осуществлена с использованием уравнения Ленгмюра со значениями констант (7·10–2 ± 0,03) и (0,2 ± 0,02) л/мг, значения максимальной сорбционной емкости составили (109 ± 3) и (74 ± 2) мг/г, соответственно. Значение константы Фрейндлиха при обработке изотермы сорбции кобальта анионитом Axionit VPA G.2.4 составило (9,6 ± 0,3) мг/г. Изучена кинетика сорбции кобальта анионитами Axionit VPA G.2.4 и Indion 850, кинетические данные сорбции кобальта с наибольшим значением коэффициента детерминации R2 описываются с применением уравнения псевдо-второго порядка. С помощью математической обработки кинетических данных сорбции кобальта по уравнению Вебера–Морриса определен внутри диффузионный характер сорбции. Анализ результатов влияния элементов, сопутствующих при комплексной переработке отходов ренийсодержащих суперсплавов – железа, алюминия и хрома, позволяет утверждать, что железо и хром оказывают конкурирующее влияние на сорбцию кобальта из-за возможности образования их анионных форм в солянокислых растворах переработки вторичного ренийсодержащего сырья.

Рассмотрены модели формирования нанокластерных фрактальных структур разной конфигурации в рамках ряда подходов в аспекте управления их электрофизическими характеристиками и приведены результаты некоторых экспериментов по данному направлению в лазерных схемах. Акценты сделаны на обсуждении и анализе следующих вопросов: физические принципы и модели для электропроводимости топологических наноструктур; локальные поля на наномасштабах и их роль в зависимости от параметров среды и геометрии шероховатости в коэффициентах усиления для электропроводимости; методика эксперимента; вольт-амперные характеристики топологических наноструктур и механизмы электропроводности в разных условиях эксперимента. При этом исследованы возникающие дорожки электропроводимости, рассмотрены алгоритмы и модели для расчета электропроводимости, проанализированы наноструктуры разной конфигурации, приведены демонстрационные экспериментальные результаты и дана их интерпретация, оценена роль фотопроводимости в подобных наноструктурах. Полученные результаты могут быть полезны при разработке различных элементов и систем топологической наноэлектрофизики и нанофотоники на новых физических принципах.