Архив

Приведена краткая историческая справка и дана оценка современному состоянию сектора научных исследова- ний, разработок и подготовки кадров высшей квалификации ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» (далее ТГТУ). Показаны основные направления модернизации сектора и отражены основные точки рос- та научно-технического потенциала ТГТУ в области новых материалов и нанотехнологий, энергоэффективности и энергоресурсосбережения, радиоэлектроники и приборостроения, химического машиностроения, биотехнологии и технологий пищевой и перерабатывающей промышленности, строительства и жилищно-коммунального хозяйства.

Первая часть обзора включает результаты исследований нанокристаллических однофазных магнитотвердых ма- териалов, преимущественно на основе соединений редкоземельных металлов, получаемых путем сверхбыстрой закал- ки расплава с последующей его кристаллизацией, механического легирования, осаждения из пара и т.д. Рассмотрены специфические особенности микроструктуры, магнитных свойств, механизмов магнитного твердения таких сплавов. При обсуждении магнитных свойств нанокомпозитных магнитов особое внимание уделено обменному взаимодейст- вию магнитотвердой фазы с наночастицами магнитомягкой фазы, известному как эффект «подпружинивающего» взаимодействия. Обсуждены вопросы специфики процесса перемагничивания нанокомпозитных магнитов.

Разработана методика диспергирования многостенных углеродных нанотрубок в двухкомпонентном полимере SpeciFix-20 (эпоксидная смола + отвердитель) с использованием совместного гидромеханического и ультразвукового перемешивания. Изготовлены новые композитные материалы с углеродными нанотрубками. Проведены исследования структуры, оптических (спектры комбинационного рассеяния света) и электрофизических характеристик, а также процессов прохождения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (26…38 ГГц) в экспериментальных образцах композитных материалов. Показано, что проявление сильных поглощающих свойств композитного материала наблю- дается только при существенных весовых добавках многостенных углеродных нанотрубок, что вызвано появлением электрической проводимости композитов. Установлен «размерный эффект» влияния типа добавки на оптические ха- рактеристики получаемых композитных материалов. Для углеродных нанотрубок с меньшим диаметром и бóльшей удельной площадью поверхности требуется меньшее их количество в составе композита для достижения сравнимых показателей коэффициентов поглощения СВЧ-излучения.

Исследования в области качества электроэнергии приобретают все бóльшую значимость в последние годы. Меж- дународные стандарты устанавливают пределы основных нарушений, которые могут поставить под угрозу качество электроэнергии. В соответствии с ГОСТ 12109–97, значение напряжения на конечном потребителе должно быть 220 В. Допустимые отклонения напряжения находятся в пределах ± 5 %, т.е. в пределах 209 В. Максимально допустимые кратковременные отклонения напряжения могут быть ± 10 %, т.е. в пределах 198…242 В. Все значения напряжения, выходящие за эти допуски, не соответствуют ГОСТ 12109–97 и могут быть опасными для бытовых приборов и обору- дования в той или иной форме. Данный проект связан с разработкой сенсорной сети для измерения качества электро- энергии (с возможностью подключения к ней беспроводным и проводным способом), анализа электросети низкогонапряжения. Разработан бесконтактный интеллектуальный сенсор, включающий преобразователь значений измеряе- мых физических величин в электрический сигнал, цепь для усиления и стабилизации сигнала, аналогово-цифровой конвертер и микроконтроллер. Создан блок для измерения основных параметров качества электроэнергии, позволяю- щий подключаться к центральному компьютеру, который определяет место нарушений качества электроэнергии.

Разработана математическая модель динамики PSA (Pressure Swing Adsorption) – процесса разделения много- компонентных газовых смесей и получения водорода. Модель включает: уравнения процессов массо- и теплообмена, протекающих при адсорбции (десорбции) компонентов (H2, CO2, CO) газовой смеси гранулированными цеолитовыми адсорбентами СаА, NaХ, LiLSX; уравнение кинетики смешанно-диффузионного переноса адсорбтива (H2, CO2, CO); уравнение изотермы Ленгмюра–Фрейндлиха для многокомпонентных газовых смесей; уравнение Эргуна для расчета давления и скорости газовой смеси в адсорбенте, и позволяет рассчитывать профили концентраций компонентов (H2, CO2, CO) и температуры в газовой и твердой фазах, давления и скорости газовой смеси по высоте адсорбента в зависимости от времени. В результате проведенных вычислительных экспериментов с использованием математической модели динамики PSA-процесса разделения многокомпонентных газовых смесей и получения водорода определено влияние изменения температуры, состава и давления исходной газовой смеси на чистоту, степень извлечения и температуру продукционного водорода в широком диапазоне изменения длительности стадии адсорбции. Изучены динамика процесса адсорбции компонентов газовой смеси и характер движения сорбционного и теплового фронтов по высоте слоя адсорбента в адсорбере, связь производительности четырехадсорберной установки PSA с чистотой получаемого водорода.

Данная статья является обзорной по видению авторами роли и места активных (активированных) углей (АУ) в решении различных экологических задач: от защиты окружающей среды от вредных промышленных выбросов до эндоэкологии – внутренней экологической чистоты человека. Нанопористая структура активных углей представлена микропорами (< 1,2 нм), супермикропорами (1,2…3,2 нм) и мезопорами (3,2…200 нм). Развитая нанопористая струк-тура обеспечивает АУ развитую внутреннюю поверхность, достигающую 1500…2500 м2/г. В объеме нанопор проис- ходит поглощение любых токсинов воздуха, воды и почвы, обеспечивая защиту атмосферы, гидросферы и литосферы. С возрастанием антропогенной и техногенной нагрузки на биосферу роль АУ в решении экологических задач будет постоянно возрастать.

Рентгеноструктурным и рентгеноспектральным методами изучено распределение элементного состава и структу- ры оксидного слоя при анодировании сплавов Д16 и АД31 в озонированном сернокислотном электролите без ультра- звука и при наложении ультразвукового поля. Оценена доля кристаллической фазы γ-Al2O3 в оксидном слое, рассмот- рено влияние озонирования и ультразвукового поля на износ оксида, его микротвердость и порообразование. В процессе анодирования на поверхности алюминиевых сплавов помимо кристаллического γ-Al2O3 формируется и аморфная фаза. Вклад первой возрастает по мере концентрации озона в воздушной смеси. Одновременно повышает- ся уровень пористости оксида. В том числе появляются поры с повышенным эффективным диаметром. Рост содержа- ния озона увеличивает скорость оксидообразований и повышается микротвердость и износостойкость оксида, что обусловлено возрастанием уровня кристалличности.

Дано описание разработки базы данных основных параметров процессов резания, которая состоит из следующих частей: базы данных режущих инструментов, базы данных металлорежущих станков и базы данных обрабатываемых материалов. Разработаны структурные схемы и заполнены таблицы для каждого из этих элементов. Рассмотрены эта- пы создания базы знаний для интеллектуальных систем автоматизированного проектирования (САПР) процессов ре- зания. Создана модель представления знаний и на ее основе база знаний процессов резания. Дано описание структуры фреймовой модели базы знаний для наружной токарной обработки ступенчатых валов. В базе знаний представлены структуры фреймов: «Станок», «Условия обработки», «Режущий инструмент», «Режимы резания», «Деталь», «Мате- риал» «Заготовка», «Приспособление». Разработано более 90 правил, в соответствии с которыми осуществляется вы- бор значений слотов фреймов. Таким образом, решена задача создания информационного обеспечения для интеллек- туальной САПР процессов резания через разработку базы данных и базы знаний основных процессов механической обработки материалов.