Архив

Исследован детонационный наноалмаз (ДНА) на предмет его воздействия на удаление Cs+ из почвы путем осаждения берлин- ской лазурью и ее аналогами. В предварительном эксперименте с использованием образца синтетической морской воды с добавле- нием 6,6 % Cs+ установлено, что добавление ДНА, CuCl2 и ферроцианида калия в указанном порядке к раствору приводило к уда- лению Cs+ с эффективностью более, чем 99,9 % в супернатанте. На основе полученных данных, Cs+ в грунтовой суспензии из пре- фектуры Фукусима после аварии на атомной электростанции обрабатывали таким же образом, как указано выше, и супернатант измеряли на выявление Cs137 гамма-излучением. Результат показал, что Cs+ удален до уровня, при котором он не обнаруживался. Так как разделение и осаждение происходят быстро, а коагуляция эффективна, фильтрация также происходит быстро и ее можно сравнить с той, что имеет место в традиционном процессе. Такой эффект ДНА объясняется адсорбцией Cs-содержащей берлинской лазури на поверхность ДНА, что, в конечном результате, ускоряет осаждение берлинской лазури и грунтовой суспензии.

Проведен анализ самоорганизации структур металлов и сплавов с определением устойчивости режимов технологических и эксплуатационных процессов при интенсивных комплексных термических и деформационных воздействиях. Предложены пути интенсификации процессов структурообразования при обработке материалов и стабилизации структур при эксплуатации изделий, сочетающие управляющие параметры давления и термических воздействий.

На большом круге сплавов на никелевой и железоникелевой основах проведены систематические исследования, которые по- зволили выявить оптимальные условия осуществления горячей и интенсивной пластической деформации, обеспечивающие транс- формацию исходной крупнозернистой структуры в ультрамелкозернистую (УМЗ) с заданными параметрами, в том числе относя-щуюся к микрометрическому, субмикрометрическому и нанометрическому диапазонам. Показано, что контролируемое изменение параметров упрочняющей фазы, ее связи с матрицей и режимов деформационно-термической обработки позволяет управлять про- цессами структурообразования в дисперсионно-твердеющих никелевых сплавах за счет целенаправленного изменения действую- щих механизмов деформации и рекристаллизации. Полученные данные явились основой для разработки единого методологического подхода к получению объемных и листовых полуфабрикатов из никелевых сплавов с УМЗ и нанокристаллическими (НК) структурами дуплексного типа. Сущность метода заключается в проведении интенсивной деформационно-термической обработки с постадийным снижением температуры от (0,8…0,9) Тпл до (0,5…0,6) Тпл. В результате такой обработки достигается постадийное измельчение исходной крупнозернистой структуры вплоть до НК структурного состояния. Установлено, что в дисперсионно-твердеющих сплавах (γ′; γ′′+δ) с субмикрокри- сталлической (СМК) и НК структурой наблюдается эффект низкотемпературной сверхпластичности, который проявляется при температурах на 200…350 °С ниже, чем в материалах с микродуплексной структурой. При этом достигается снижение уровня на- пряжения течения в 1,5 – 2 раза и рост скорости деформации на 1 – 1,5 порядка. Выявлена взаимосвязь фазового состава и типа упрочнения гетерофазных никелевых сплавов с термостабильностью СМК и НК структур. Показана эффективность использования полуфабрикатов с подготовленной УМЗ структурой для получения методами объем- ного и локального формообразования точных сложнопрофильных деталей с однородной структурой и высоким комплексом меха- нических свойств, достигаемым при последующей, например, стандартной термической обработке. Предложен метод формообра- зования в условиях сверхпластичности, позволяющий изготавливать из УМЗ заготовок детали типа «диск» авиадвигателя со струк- турой, регламентировано изменяющейся по радиусу, что обеспечивает достижение высокого комплекса свойств, оптимизирован- ного к реальным условиями их эксплуатации. На примере дисперсионно-твердеющего никелевого сплава типа Inconel 718 показа- но, что формирование в заготовках СМК структуры обеспечивает возможность реализации эффекта низкотемпературной сверхпла- стичности в перспективных технологических процессах сварки давлением и пневмоформовки.

Рассмотрены закономерности изменения механических свойств твердых тел и наноструктурных материалов по мере умень- шения характерных размеров объекта, его морфологических или структурных единиц в наномасштабную область вплоть до еди- ничных молекул, а также методы их экспериментального определения и исследования. Особое внимание уделено природе размер- ных эффектов и атомным механизмам деформации и разрушения в наношкале. Обсуждены пути достижения теоретического пре- дела прочности и создания высокопрочных материалов.

Изучена защитная эффективность композиций на основе низкоэрукового рапсового масла (РМ) по отношению к коррозии уг- леродистой стали в солевом растворе (3 % NaCl), термовлагокамере и натурных условиях. Использованы следующие композиции: 1 РМ и его композиции с ингибирующими добавками; 2 РМ с добавками кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) (1…10 вес. %); 3 РМ с антикоррозионной добавкой ИФХАН 29-А (20 вес. %); 4 РМ с цинковым микропорошком (50 вес. %); 5 РМ с цинковым микропорошком (50 вес. %) и микрографитом (≤ 1 вес. %); 6 РМ с цинковым микропорошком (50 вес. %) и многостенными углеродными нанотрубками (≤ 1 вес. %). Проведены коррозионные испытания и электрохимические измерения. Оценены влагопоглощение исследуемыми компози- циями, их адгезия и когезия по отношению к стальной поверхности. Защитные покрытия РМ и его композициями не эффективны в присутствии хлорид-ионов, но обеспечивают 90%-ю защит- ную эффективность в натурных условиях. Композиции с КОСЖК и ИФХАН 29-А проявляют защитную эффективность, равную 40…50 % в хлоридных средах и 99 % в термовлагокамере и натурных условиях. Наличие цинкового порошка в композициях по- зволяет достичь высокого защитного эффекта (до 99 %) независимо от природы растворителя-основы (РМ или его компоненты). Добавление многостенных углеродных нанотрубок уменьшает защитный эффект композиций.

В современной практике разработки суперконденсаторов графен является перспективным электродным материалом благода- ря своим уникальным физико-механическим характеристикам. Применение графеновых электродов в суперконденсаторах открывает новые возможности, в первую очередь - это расширение диапазона режимно-конструктивных параметров, что позволит реализовать более высокие уровни рабочего напряжения, обеспечить температурную устойчивость и увеличение циклов заряда и разряда. В данной статье исследованы электротехнические параметры и характеристики суперконденсатора c электродами на основе композитного материала, состоящего из графена и нанопористого углерода, в процессах заряд-разряд методом вольтметра- амперметра. По результатам исследований можно сделать вывод о том, что применение в качестве электродного материала графена для суперконденсаторов позволяет реализовать режимы заряда и разряда, при этом время заряда до емкости, равной 5,10 Ф, состав- ляет 280 с, при рабочей массе суперконденсатора 5,04 г.

Приведены экспериментальные исследования физического состояния воды и явлений переноса веществ в ацетатцеллюлозных и динамических полупроницаемых мембранах инфракрасно-спектрометрическим, термогравиметрическим и гидродинамическим методами. Установлено, что в аморфной фазе полупроницаемой мембраны воздушно-сухого образца ОН-группы ацетатцеллюлозы образуют неравновесную сетку водородных связей между молекулами и их фрагментами. Молекулы воды, сорбируясь на активных –ОН и –С = О группах, прежде всего в аморфной фазе, создают дополнительный отрицательный заряд на молекулах ацетатцеллю- лозы, вызванный ориентацией диполей воды, который приводит к электростатическому расталкиванию фрагментов сломанных, скрученных молекул, распрямляет полимерную молекулу, одновременно разрывая межмолекулярные водородные связи. Выполненные термогравиметрические исследования по выяснению структурной организации водородных связей и состояния воды в образцах полупроницаемой полимерной мембраны МГА-95 показали, что при температурах в воздушно-сухом и водонасы- щенном образцах начинается процесс деструкции мембраны, который заканчивается потерей массы и эндотермическим эффектом. Установлен факт образования динамических мембран на ультрафильтрах из водных крахмалосодержащих растворов. За счет изме- нения состояния и объема воды в динамическом слое мембраны можно изменять кинетические коэффициенты, то есть регулиро- вать механизм процесса баромембранного разделения водных промышленных растворов. Проведены исследования по электроки- нетическим характеристикам обратноосмотических полупроницаемых мембран. Получены экспериментальные кривые по потен- циалу в зависимости от процесса сорбции гидрокарбоната натрия мембранами МГА-95 и МГА-100. Расхождение расчетных и экс- периментальных данных не превышает 10 %. Разработанный способ определения мембранного потенциала в процессе сорбции гидрокарбоната натрия используется в качестве методики тестирования полимерных полупроницаемых мембран.

Исследована технология улучшения свойств водно-топливных эмульсий (ВТЭ) путем модификации судового мазута IFO-380 водным раствором поверхностно-активного вещества поликарбоновых кислот. Водный раствор поверхностно-активного вещества использован в качестве водной фазы при производстве ВТЭ, а также эмульгатора и ингибитора коррозии. Установлено, что вяз- кость, текучесть и коррозионная активность полученных ВТЭ соответствовали немодифицированному судовому мазуту IFO-380, тогда как содержание серы, ванадия и коксовые параметры ВТЭ были ниже, чем у бункерного топлива. Средний размер частиц воды в ВТЭ составлял 1…3 мкм.