Архив

Настоящая работа посвящена изучению процесса свободного СВС-сжатия керамических композиционных материалов в системе ZrO2-Y2O3-SiO2-TiB2. В качестве объекта исследования выбрана исходная порошковая система B2O3-Zr-SiO2-Ti-B-Y2O3. Содержание оксида иттрия, выступавшего в качестве стабилизирующей добавки, варьировалось в соотношении (x–1)ZrO2-xY2O3 от 0 до 9 % моль. В работе изучено влияние таких технологических параметров свободного СВС-сжатия, как время задержки между инициированием реакции и приложением давления, скорость деформации, давление прессования на процесс формования выбранных объектов исследования, а также процессы фазо- и структурообразования. Для установления влияния указанных технологических параметров на процесс формования выбранных объектов исследования в работе проводилась оценка их формуемости. Установлено, что характер зависимостей характеристик горения исследованных материалов от содержания стабилизирующей добавки коррелирует с характером кривых зависимостей степени деформации от времени задержки между инициированием реакции и приложением давления и скоростью деформирования. Показано, что на кривой зависимости степени деформации от давления прессования существует предельное значение, выше которого увеличение давления не оказывает влияния на формуемость материалов. Показано, что содержание Y2O3 от 0 до 4 % моль в полученных материалах преимущественно наблюдается моноклинная и кубическая модификация ZrO2. Дальнейшее увеличение содержания Y2O3 приводит к формированию тетрагональной модификации оксида циркония в полученных компактных заготовках. Также установлено, что в исследованных материалах после свободного СВС-сжатия наблюдалось образование текстуры в направлении, перпендикулярном направлению приложения давления.

Исследовано влияние соотношения компонентов в реакционной смеси TiO2-KOH-KNO3 на структурные особенности квазиаморфных частиц полититаната калия (ПТК), имеющего химический состав K2O·(4,18 ± 0,16)TiO2·(2,2 ± 0,1)H2O. С использованием методов просвечивающей и сканирующей микроскопии, рентгеновского фазового анализа, термического анализа, ИК-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной микроскопии показано, что при снижении содержания KОН в расплаве, используемом при синтезе в ходе термической обработки порошков TiO2 (500 °C, 2 ч), степень кристалличности структуры частиц ПТК увеличивается, доля титана в валентном состоянии Ti3+, а также количество химически связанной воды – снижаются. Анализируется механизм процессов, протекающих при синтезе полититаната калия в нитратногидроксидных расплавах различного химического состава, и дается объяснение закономерностям в изменении структуры частиц ПТК, наблюдаемым при изменении окислительной способности данных расплавов. На основании полученных данных даются рекомендации по использованию различных вариантов нитратногидроксидных расплавов для синтеза порошков ПТК в зависимости от их дальнейшего использования.

Рассмотрена кинетика сорбции ионов свинца (Pb2+) из модельных водных растворов с использованием недоокисленных и переокисленных образцов оксида графена, полученных из синтетического и взятого в качестве сравнения натурального графита. Экспериментальным путем обнаружено, что поллютант сорбируется в первые 5 (для переокисленных образцов) и 30 мин (для недоокисленных образцов), с достижением сорбционной емкости, равной 105…138 мг/г. Причем, емкость материала увеличивается с увеличением его степени окисления. У синтетического материала эта емкость немного выше, чем у натурального. Для изучения механизмов удаления и определения параметров процесса экспериментальные данные были сопоставлены с кинетическими (псевдо-первого и псевдо-второго порядка, а также Еловича) и диффузионными (внутренней диффузии – Морриса-Вебера и внешней диффузии – Бойда) моделями. Было установлено, что процесс сорбции металлов контролируется смешанной диффузией сорбата в основную массу сорбента. Также было определено, что данный процесс лимитируется химическим взаимодействием между сорбентом и сорбатом и зависит от концентрации сорбата и окружающей температуры. Кроме того, методом сканирующей электронной микроскопии была исследована морфология поверхности образцов и методом энергодисперсионной спектрометрии были получены сведения об их элементном составе до и после сорбции, которые подтверждают механизмы протекающих сорбционных процессов в системах.

Представлены результаты исследования структуры поверхности трения, образованной при использовании в составе масла модифицированных наноалмазов взрывного синтеза с размерами до 200 и до 600 нм. В процессе трения на стальной поверхности трения формируется слой, состоящий в основном из продуктов износа тел трения и фрагментов деструкции наноалмазов и масла. Толщина слоя, как правило, не превышает 10 мкм, но в ряде случаев дополнительный слой может полностью компенсировать износ. Слой является пористым и при простое техники может всегда быть пропитан маслом, что исключает сухое трение при начале движения. Диаметр пор не превышает 100 нм. Состав слоя охарактеризован методами атомно-силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а также рентгеновской спектроскопии поглощения (XANES) и дифракции с использованием синхротронного излучения, в том числе после травления ионами Ar+ . Полученный слой, разделяя тела трения, минимизирует контактный износ, возникающий в начале движения, при перегрузках и микроударах, частично или полностью восстанавливает геометрию поверхностей трения. Используя модифицированные наноалмазы в составе масла, можно значительно увеличить ресурс работы механизмов, который определяется контактным износом пар трения.

В настоящее время ферриты металлов являются многообещающим, но недостаточно исследованным классом узкозонных полупроводников для борьбы с биологическим обрастанием. В работе наночастицы, содержащие феррит меди (CuFe2O4) с массовой долей 55, 85 и 95 %, были получены при помощи электрического взрыва железной и медной проволок в смешанной атмосфере аргона и кислорода. Содержание CuFe2O4 варьировали диаметром проволок. По данным рентгенофазового анализа увеличение содержания железа в скрутке приводило к увеличению массовой доли феррита до 95 %. В частицах также обнаруживались фазы оксидов меди (I, II) и металлическая медь. Данные ЭДС анализа показали, что Cu и Fe распределены в частицах равномерно. В реакции разложения модельного красителя Конго красного установлено, что наночастицы, содержащие 85 масс. % CuFe2O4, обладали наибольшей фотохимической активностью (степень деколоризации 72 %) под действием видимого света. Наночастицы (85 масс. % CuFe2O4) продемонстрировали высокую антибактериальную активность в отношении устойчивого штамма MRSA ATCC 43300 (сокращение количества бактерий на 98,7 %). Кроме того, частицы продемонстрировали активность в отношении биопленок P. aeruginosa, что позволяет рассматривать их в качестве потенциальных противообрастающих агентов для изделий, контактирующих с жидкостями.

Целью работы является исследование антибактериальных свойств биологически активных экзои эндометаболитов микроводоросли IPPAS C-1 Chlorella sorokiniana Shihira & R. W. Krauss и цианобактерии IPPAS B-404 Anabaena sphaerica Born. et Flah., как при уровне фотосинтетически активной радиации 100 мкмоль фотонов/(м2*с), так и в темноте. Установлена зависимость количественного состава внутриклеточных метаболитов (водорастворимых белков и неполярных липидов) Chlorella sorokiniana и Anabaena sphaerica IPPAS B-404 от условий культивирования, а именно от уровня фотосинтетически активной радиации и температуры. Выявлено, что условия культивирования штаммов влияют на эффективность антибактериального действия данных метаболитов. Экспериментально определены значения минимальных ингибирующих концентраций неполярных веществ липидной природы и водорастворимых пептидных фракций в отношении грамположительной бактериальной культуры, выделенной из воздуха. Продемонстрирована антибактериальная активность неполярных липидов, экстрагированных из культуральной жидкости цианобактерии Anabaena sphaerica IPPAS B-404, в отношении используемых тест-культур бактерий: Bacillus subtilis B-3395, Enterobacter asburiae B-1048, Enterococcus durans B-603 в темноте, и на свету при уровне фотосинтетически активной радиации 100 мкмоль фотонов/(м2*с).

Актуальной задачей является разработка моделей влияния режимов работы классификатора на гранулометрический состав тонких фракций порошка, выделяемых воздушно-центробежным методом, так как использование ситовой классификации не эффективно для пылевой фракции порошков с размером менее 40 мкм, имеющей большой потенциал применения вне классических аддитивных технологий. В рамках данной работы тонкая фракция порошка прецизионного сплава Ковар классифицировалась для использования в технологии инжекционного литья порошков – PIM. Цель работы – построение феноменологических зависимостей, позволяющих подбирать режимы воздушно-центробежной классификации для получения фракции порошка с заданным гранулометрическим составом. Для определения гранулометрического состава и морфологии порошка использовались методы лазерной дифракции и растровой электронной микроскопии. Описана методика изоконверсионного анализа гранулометрического состава, позволяющая модельно-независимо (то есть без гипотез о виде кинетической модели) получать однофакторные зависимости влияния частоты воздушно-центробежной классификации на гранулометрический состав итоговой фракции получаемого порошка. Практическая значимость данного результата заключается в возможности получения фракций порошка с заданным средним размером частиц для любой комбинации «порошок исходного гранулометрического состава – прибор для воздушноцентробежной классификации».

Растущая потребность в устройствах, с помощью которых можно количественно измерять концентрацию глюкозы в крови человека, приводит к поиску новых, недорогих и надежных решений. Одним из таких решений может быть применение электрохимических биосенсоров на основе модифицированных графитовых материалов и различных углеродных наноматериалов. Благодаря широкому окну электрохимических потенциалов, химической инертности и низкой стоимость углеродные материалы остаются одними из самых привлекательных для изготовления электродов, являющихся основным компонентом такого биосенсоров. Для изготовления подобных углеродных электродов широко используется технология трафаретной печати из-за своей простоты и возможности массового производства. При этом успех изготовления электродов в значительной степени зависит от состава электропроводящей углеродной пасты, которая включает в себя углеродные частицы, полимерное связующее и разнообразные растворители. Среди материалов на основе углерода наиболее широкое применение в электропроводящих пастах нашли графит, графен, углеродные нанотрубки и технический углерод. В качестве связующего часто используются такие полимеры, как полистирол, полианилин, полистиролсульфонат, поливинилхлорид и этилцеллюлоза. В данном обзоре рассмотрены текущее состояние и возможности разработки электропроводящей углеродной пасты для создания электрохимических биосенсоров глюкозы в России.