Preview

Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии

Расширенный поиск

Научный рецензируемый журнал «Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии» является подписным периодическим печатным изданием, в котором публикуются материалы, содержащие результаты фундаментальных, проблемно-ориентированных научных исследований в таких областях, как металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, порошковая металлургия и композиционные материалы, физика конденсированного состояния, физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика, аналитическая химия, органическая химия. Основное содержание журнала составляют научные статьи, научные обзоры, научные рецензии и отзывы.

Журнал зарегистрирован в качестве средства массовой информации Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-80883 от 21.04.2021).

Учредитель журнала – ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет».

Журнал издается в печатной форме с периодичностью 4 номера в год. Обязательные экземпляры журнала направляются в Информационно-телеграфное агентство России (ИТАР-ТАСС). Журнал «Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии» в печатной форме распространяется на всей территории Российской Федерации, а также за ее пределами по подписке. Подписной индекс по объединенному каталогу «Пресса России» - 44291.

Журнал включен в перечень ведущих научных журналов и изданий ВАК Минобрнауки России по следующим группам научных специальностей:

  • 1.3.8. Физика конденсированного состояния (физико-математические науки).
  • 1.3.16. Атомная и молекулярная физика (физико-математические науки).
  • 1.4.2. Аналитическая химия (химические науки).
  • 1.4.3. Органическая химия (химические науки).
  • 2.6.1. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов (технические науки).
  • 2.6.5. Порошковая металлургия и композиционные материалы (технические науки).
  • 2.6.6. Нанотехнологии и наноматериалы (физико-математические науки).

Журнал открыт для всех заинтересованных лиц и организаций. Редколлегия журнала постоянно работает над расширением круга авторов, привлекая ученых из России, ближнего и дальнего зарубежья.

Редакционной коллегией журнала принимаются к рассмотрению только ранее нигде не опубликованные и не предназначенные к одновременной публикации в других изданиях статьи.

Журнал придерживается политики открытого доступа. Полнотекстовые версии статей доступны на сайте журнала, научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU.

Редакционная политика основывается на соблюдении требований публикационной этики.

Публикация статей в журнале  для авторов БЕСПЛАТНА. Редакция не взимает плату с авторов за подготовку, размещение и печать материалов.

Целевая аудитория: научные работники, профессорско-преподавательский состав образовательных учреждений, экспертное сообщество, молодые ученые, аспиранты, докторанты, заинтересованные представители широкой общественности.

Текущий выпуск

Том 15, № 1 (2025)
Скачать выпуск PDF

МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

8-27 50
Аннотация

Цель исследования. Гипотеза о связи анизотропии свойств порошковых изделий селективного лазерного сплавления исключительно с их пористостью является спорной. Авторы обосновывают представления о существенном влиянии на анизотропию свойств изделий SLM, их неоднородность и неравномерность пластического течения локальных зон пластичности, формирующихся у пор при нагружении. Целью настоящей работы является моделирование порообразования и математический анализ влияния зон пластичности на анизотропию, неоднородность механических свойств и пластическое течение изделий технологии SLM в микро- и макромасштабе.
Методы. Для достижения цели были привлечены имитационное и расчётное моделирование процесса порообразования в образцах порошковых сплавов 316L и Inconel 718, изготовленных послойным лазерным сплавлением, а также фотограмметрия их испытаний на одноосное растяжение с анализом микроструктуры (оптической и РЭМ) и рентгеновской компьютерной томографии.
Результаты. Обоснована роль пор как концентраторов напряжений и очагов локальной пластичности, формирующих автоволны пластической деформации. Этот факт подтвердил математический анализ результатов фотограмметрии и распределения локальных деформаций по длине образцов и времени испытаний с использованием разложения их массивов в ряд Фурье и последующей их Фурье-интерполяцией.
Заключение. Получены уравнения, описывающие влияние интенсивности напряжений и деформаций на развитие показателя неоднородности механических свойств и неравномерность пластического течения исследованных сплавов в микро- и макромасштабе. Применение математических алгоритмов оптимизации фотограмметрии и программирование блока выполненных расчётов на языке высокого уровня Python позволит автоматизировать анализ параметров полученных уравнений и создать базу данных характеристик анизотропии и неоднородности свойств изделий, изготовленных методом SLM. Это обеспечит развитие теоретических основ для углублённого анализа и обоснованного прогнозирования влияния технологической анизотропии и неоднородности свойств изделий SLM на их работоспособность in situ.

28-38 54
Аннотация

Целью настоящей работы являлось исследование устойчивости изделий, изготовленных из различных текстильных материалов, в том числе из хлопка и вискозы, подверженных трению и стирке в различных агрессивных средах.
Методы. Устойчивость хлопчатобумажной и вискозной тканей, обработанных антипиреном на основе электроэрозионного порошка гидроксида алюминия, к стирке исследовалась на механическом устройстве, в состав которого входит водяная баня с вращающимся валом.
Для проведения испытания устойчивости тканей к трению готовились образцы размером 18х8 см. Перед испытанием образцов тканей их пропитывали новым антипиреном на основе электроэрозионного порошка гидроксида алюминия и сравнивали с новым сухим образцом ткани. Образцы тканей подвергали нескольким циклам стирки. Увеличение числа циклов стирки приводило к потере части огнезащитной пропитки и снижению времени горения обработанной ткани.
Результаты. По результатам проведенных исследований установлено, что устойчивость тканей с огнезащитной пропиткой к физико-химическим воздействиям зависит от концентрации порошка и состава текстильного материала. При этом огнезащитную пропитку на основе электроэрозионного гидроксида алюминия (ЭЭГА) получают из металлоотходов алюминия экологически чистым и малоэнергоемким способом электроэрозионного диспергирования. Защитные функции нового антипирена проявляются следующим образом: под действием высоких температур ЭЭГА выделяет кристаллизационную влагу (пар) и тем самым понижает температуру ниже точки воспламенения. Помимо того, образующийся водяной пар препятствует проникновению кислорода в зону горения.
Заключение. Полученные сведения о влиянии антипиренов на основе электроэрозионного порошка гидроксида алюминия на свойства тканей будут способствовать их практическому применению. 

39-50 49
Аннотация

Целью работы являлось исследование влияния лазерного микроструктурирования на изменение концентрации углерода и зональных остаточных макронапряжений первого рода в зоне лазерного воздействия образцов листовых углеродистых сталей марок 20, 35, 45 после лазерного микроструктурирования по различным режимам.
Методы. В качестве объектов исследования были выбраны конструкционные углеродистые стали марок 20, 35, 45. Для исследования влияния лазерного модифицирования на изменение структуры и механических свойств деталей машин с использованием лазерной резки были изготовлены специальные образцы в виде квадратных пластин (35×35 мм) толщиной 2 мм (Ст20 и Ст45) и 4 мм (Ст35). После лазерной резки по режимам одну из сторон образца подвергли механическому шлифованию с целью удаления слоя с измененной структурой, получаемого в ходе лазерного раскроя материала. Далее с использованием непрерывного волоконного лазера проводили лазерное микроструктурирование поверхностей образцов. Рентгеноструктурные исследования с целью определения содержания углерода, знака и уровня остаточных напряжений первого рода (макронапряжений) проводили с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-4.0 в кобальтовом Kα-излучении в режиме дискретной съемки по точкам.
Результаты. С использованием метода рентгеноструктурного фазового анализа выявлено увеличение содержания углерода в поверхностном слое образцов после лазерного микроструктурирования среднеуглеродистых сталей марок 35 и 45, значительно превышающее значения, установленные ГОСТ 1050-2013. Выявленный рост концентрации углерода, вероятно, связан с реализацией эффекта Соре (термодиффузией) в условиях воздействия высоких температур. Установлено, что лазерное микроструктурирование рабочих поверхностей среднеуглеродистых сталей марок 34 и 45 приводит к формированию высоких зональных остаточных макронапряжений сжатия (до –2300…–3800 МПа). Полученный результат свидетельствует о положительном воздействии лазерной обработки на механические свойства поверхностного слоя.
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки материалов. 

51-60 49
Аннотация

Цель исследования. Разработать карбюризатор для нитроцементации на основе аморфного углерода ДГ100 и азотосодержащих компонентов – карбамида (NH2)2CO, железосинеродистого калия K4Fe(CN)6. Исследовать особенности нитроцементации стали Х12МФ в азотоуглеродистой среде при различных температурах.
Методы. Проведены металлографический и рентгеноструктурный анализы нитроцементованных образцов с использованием электронного растрового микроскопа Quanta FEG–650 и дифрактометра ЕММА. Испытания карбонитрированных образцов на изнашивание проводились в условиях, имитирующих работу штамповых инструментов.
Результаты. Эксперименты показали, что модифицированные слои на стали 5ХНМ начинают формироваться уже при температуре 500°С. Глубина этих слоев зависит от температуры обработки: при 550°С глубина составляет около 5 мкм, а при 650°С – 15–20 мкм. Рентгеноструктурный анализ выявил наличие гексагонального карбонитрида ε на поверхности стали, обработанной при 550°С, и карбонитридов двух типов (ε-фаза и фаза, изоморфная цементиту) при 650°С. Микротвердость поверхностных слоев достигает 10 ГПа при 550°С и 8–9 ГПа при 650°С. Глубина диффузионных слоев зависит от содержания карбамида в пасте, тогда как влияние железосинеродистого калия проявляется только при температурах выше 600°С.
Заключение. Нитроцементация в высокоактивной азотисто-углеродной среде является эффективным методом упрочнения штамповых инструментов из стали 5ХНМ. При низких температурах (550°С) происходит преимущественное насыщение азотом, а при 650°С – совместное насыщение азотом и углеродом. Образующиеся карбонитридные слои обладают высокой твердостью и износостойкостью, что делает этот метод перспективным для упрочнения инструментов, работающих в условиях повышенных нагрузок. 

61-70 38
Аннотация

Целью работы являлось исследование влияния лазерного микроструктурирования на изменение микротвердости и структуры зоны лазерного воздействия листовой высокоуглеродистой стали марки У8А. Методы. В качестве объектов исследования была выбрана листовая инструментальная высокоуглеродистая сталь марки У8А (толщина листа 10 мм), из которого с помощью непрерывного волоконного лазера, снабженного оптической головкой ЭИП1119 производства НТО «ИРЭ-Полюс», вырезали образцы для исследования. После газолазерной резки проводили лазерное микроструктурирование поверхности проката Q-switch волоконным импульсным лазером по режиму: скорость 40 мм/с; мощность 100 Ватт; частота 100 кГц, длительность импульса 100 нс, энергия импульса 1мДж. Для изучения микроструктуры были изготовлены шлифы с последующим травлением поверхности 5%-ным раствором HNO3 в спирте. Микроструктуру изучали на инвертированном, металлографическом микроскопе Nikon MA200 при разных увеличениях. Для измерения макротвердости использовалось следующее оборудование: твердомеры Роквелл ТР-150М (шкалы HRC, HRB и HRA), Супер-Роквелл ТРС 5009-01М (шкала HRN15 – при нагрузке 15 кгс). Микротвердость измеряли на твердомере KBW1-V при нагрузках: 10 Н, 1 Н и 0,25 Н.
Результаты. Установлено, что обработка лазером поверхности образцов привела к повышению твердости поверхностного слоя глубиной 0,029–0,045 мм приблизительно в два раза. Выявлено, что повышение твердости происходит за счет изменения структуры поверхностного слоя образцов в результате увеличения дисперсности зернистого перлита. В процессе лазерного воздействия происходит нагрев поверхности образцов и дальнейшее охлаждение на воздухе после отведения лазера, что соответствует классической термообработке – нормализации. Полученные значения твердости соответствуют структуре троостита.
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки материалов. 

71-81 40
Аннотация

Цель. Исследование морфологии, определение материального баланса и динамики накопления электроэрозионных никелевых порошков.
Методы. Для анализа формы и морфологии поверхности частиц никелевых порошков, а также составления материального баланса и динамики их накопления были получены электроэрозионные никелевые порошки методом электроэрозионного диспергирования из отходов никеля марки ПНК-0Т1 в двух различных средах диэлектрика: керосине авиационном и воде дистиллированной. Рабочие значения параметров ЭЭД: напряжение на электродах 115–120 В для керосина и 98–105 В для воды соответственно; емкость конденсаторов 44,0–45,5 мкФ для керосина и 60,0–62,0 мкФ для воды соответственно; частота импульсов 60–65 Гц для керосина и 100–110 Гц для воды соответственно. Микроанализ частиц порошка был проведен с помощью растрового электронного микроскопа QUANTA 600 FEG.
Результаты. Морфологические исследования, направленные на определение формы поверхности частиц ЭЭНП, позволили установить, что частицы характеризуются сферической и реже – эллиптической формой, а также отмечено образование агломератов из частиц наименьшего диаметра. Максимальные потери материала в процессе ЭЭД составляют 0,7% от общей массы. Производительность процесса ЭЭД никелевых отходов составляет 4,3 г/час для воды дистиллированной и 2,3 г/час для керосина авиационного.

Заключение. Полученные результаты исследований могут быть использованы для разработки нового тяжелого псевдосплава с использованием металлоотходов дорогостоящего никелевого сырья методом электроэрозионного диспергирования с последующим совершенствованием и оптимизацией состава и структуры сплава для достижения необходимых характеристик нового тяжелого псевдосплава. 

ФИЗИКА

82-94 52
Аннотация

Цель исследования. Определить влияние красных коллоидных квантовых точек со структурой CdSe/CdS/ZnS на световую отдачу и индекс цветопередачи светодиодных устройств.
Методы. Проведены микроскопические, флуоресцентные и микрорентгеноспектральные исследования силиконового композита с красными коллоидными квантовыми точками CdSe/CdS/ZnS и люминофорным порошком иттрий-алюминиевого граната в составе белых светодиодов с одним чипом InGaN в качестве источника возбуждения 453,7 нм. Гониофотометрические измерения пространственного распределения силы света совместно со спектроколориметром позволили определить световую отдачу и индекс цветопередачи белых светодиодов.
Результаты. Полученная в данной работе порошковая смесь частиц иттрий-алюминиевого граната с нанесенными на их поверхность в виде островковой пленки красными коллоидными квантовыми точками со структурой CdSe/CdS/ZnS, стабилизированными триоктилфосфином и триоктилфосфиноксидом, и длинами волны максимумов люминесценции в диапазоне от 590 до 630 нм в условиях промышленного производства позволила изготовить более 100 белых SMD-светодиодов с улучшением световой отдачи на 11%. Для холодного и нейтрального белого света с координатами цветности от х = 0,332 и у = 0,318 до х = 0,404 и у = 0,401 в цветовом пространстве CIE 1931 индекс цветопередачи Ra белых светодиодов с квантовыми точками превышал 90 при значениях показателя красного цвета R9 от 63 до 81.
Заключение. В данной работе показана эффективность использования для белых светодиодов красных коллоидных квантовых точек на основе полупроводников II-VI групп с квантовым выходом не менее 50% при контролируемой концентрации, соответствующей навеске порошка иттрий-алюминиевого граната, за счёт отсутствия сдвига люминесценции до ИК-области, свойственного нитридному люминофору CaAlSiN3

95-105 61
Аннотация

Цель исследования. Получение композиционных материалов методом горячего прессования с различным процентным соотношением наночастиц диоксида титана и диоксида церия, исследование их фазового состава и микротвёрдости.
Методы. Методом горячего прессования получены композиционные материалы с включением наночастиц диоксида титана и частиц диоксида церия с их различным процентным содержанием в образцах. Методом атомно-силовой микроскопии определен нанометровый размер частиц в порошке диоксида титана. Показано наличие частиц диоксида титана и диоксида церия в полученных композиционных материалах методом рентгеноструктурной дифрактометрии. Методом Виккерса установлено среднее значение микротвёрдости композиционных образцов.
Результаты. Получены композиционные материалы диаметром 40 мм и толщиной 9 мм на основе акриловой смолы с различным процентным составом порошков диоксида церия и титана в образцах. Анализ АСМ-изображений порошка диоксида титана позволяет отметить наличие как наноразмерных частиц, так и их агломератов в нём. По результатам рентгеноструктурного анализа выявлено наличие частиц диоксида церия и наночастиц диоксида титана в композиционных образцах и отсутствия в них примесей других веществ. Определена фаза анатаз в TiO2. Установлено, что при добавлении в акриловую матрицу частиц диоксида церия и наночастиц диоксида титана микротвердость композиционных материалов увеличивается.
Заключение. В данной работе описан способ получения композиционных материалов методом горячего прессования. Установлено, что значения микротвёрдости композиционных материалов увеличиваются от роста процентного содержания в них наполнителей. Рост микротвёрдости композиционных материалов предположительно обусловлен межмолекулярным взаимодействием смеси наполнителей и акриловой смолы между собой в процессе её плавления. 

106-122 59
Аннотация

Цель. Разработка и исследование спектрометров нейтронного излучения реального времени с энергетическим диапазоном от тепловых до быстрых нейтронов.
Методы. В работе используются математическое моделирование, экспериментальные методы исследований, схемотехническое и конструкторское проектирование.
Результаты. Разработаны научные основы нового метода спектрометрии нейтронного излучения с произвольной формой энергетического спектра в диапазоне энергий от 0,001 эВ до 20 МэВ с восстановлением спектра измеряемого потока по откликам нескольких детекторов с различными спектральными характеристиками с помощью нейронной сети, обученной на выборке свыше 1000 спектров разнообразной формы. Разработана математическая модель нейтронного спектрометра и проведено её исследование с различными комбинациями детекторов. Определена оптимальная комбинация детекторов/измерительных каналов, обеспечивающая минимальную усреднённую по всем спектрам обучающей выборки ошибку восстановления спектров ( 3%) при минимальном количестве используемых детекторов/измерительных каналов. Разработана структура и математическое обеспечение автоматизированного испытательно-поверочного комплекса для проведения калибровки и поверки нейтронного спектрометра.
Разработан и изготовлен макетный образец гамма-нейтронного спектрометра-дозиметра с вторичной обработкой информации, получаемой от блока детектирования на ПК. Проведена настройка его измерительных каналов по радиационному фону радона и его продуктов распада и на нейтронной установке с плутоний-бериллиевым источником нейтронов в НИИ ЯФ МГУ.
Доказана работоспособность блока детектирования на высоте 20 км, получены графики зависимости скорости счёта всех измерительных каналов от высоты.
Заключение. Проведенные экспериментальные исследования макетного образца многодетекторного гамма-нейтронного спектрометра-дозиметра подтвердили эффективность принятой концепции и справедливость положенных в ее основу теоретических положений, обосновывающих разработку промышленного образца. 

123-134 45
Аннотация

Цель. Исследование зависимости электронной структуры и антиоксидантных свойств аблированных наночастиц диоксида церия от температуры отжига в условиях фотокаталитической реакции в присутствии наночастиц диоксида титана.
Методы. Были получены наночастицы диоксида церия методом лазерной абляции. По АСМ-изображениям рассчитаны средние размеры аблированных наночастиц диоксида церия, подвергнутых центрифугированию и высокотемпературному отжигу. Спектрофотометрическим методом установливалось изменение энергетического положения 4f0 состояний ионов Ce4+в полосе пропускания ширины запрещённой зоны отожжённых наночастиц диоксида церия и исследовалась их седиментация. Также с помощью спектрофотометра определялась зависимость от температуры отжига антиоксидантной активности наночастиц диоксида церия в процессе фотокатализа.
Результаты. Установлены средние размеры аблированных отожжённых центрифугированных наночастиц диоксида церия в диапазоне от (46,3±0,5) нм до (82,8±0,5) нм. В результате исследований определён батохромный сдвиг энергетического положения 4f0 состояний ионов Ce4+ в полосе пропускания ширины запрещённой зоны аблированных наночастиц диоксида церия после отжига, а его влияние на процесс седиментации наночастиц не выявлен. Установлено, что в ходе фотокаталитической реакции в присутствии аблированных отожжённых наночастиц диоксида церия увеличивается скорость деградации красителя метиленового синего, то есть снижается антиоксидантная активность наночастиц CeO2.
Заключение. Из результатов исследований, представленных в данной работе, следует, что под воздействием высокотемпературного отжига физико-химические свойства аблированных наночастиц диоксида церия меняются, в частности снижается их антиоксидантная активность, но скорость седиментации наночастиц диоксида церия в водном растворе остается постоянной. 

135-145 51
Аннотация

Цель. Теоретически исследовать индуцированный внешним магнитным полем оптический отклик компенсированных суспензий ферромагнитных углеродных нанотрубок в нематическом жидком кристалле.
Методы. Задача решалась в рамках континуальной теории, в основе которой лежит функционал свободной энергии. Для описания ориентационной структуры жидкого кристалла и примесных ферромагнитных углеродных нанотрубок использовались две векторные величины – директоры, задающие направления преимущественной ориентации длинных осей молекул и нанотрубок. Так как в работе рассматривалась компенсированная суспензия, представляющая собой жидкокристаллический аналог антиферромагнетика, то дополнительно учитывались две равные объемные доли нанотрубок с магнитными моментами, направленными параллельно и антипараллельно директору жидкого кристалла. Таким образом, свободная энергия суспензии является функционалом относительно двух векторных и двух скалярных величин. Равновесные состояния системы определялись из условия минимума свободной энергии, в результате чего была получена система интегродифференциальных уравнений, которую удалось проинтегрировать. Численное решение итоговой системы уравнений осуществлялось с помощью метода многомерных секущих. Интегрирование проводилось с помощью метода Симпсона.
Результаты. Получена система интегральных уравнений ориентационного и магнитного равновесия компенсированной жидкокристаллической суспензии ферромагнитных углеродных нанотрубок. Для разных значений магнитного поля рассчитана оптическая разность фаз (фазовая задержка) между обыкновенным и необыкновенным лучами монохроматического света, прошедшего через плоскопараллельную ячейку с суспензией.
Вывод. Примесные углеродные нанотрубки, которые дополнительно наполнены или ковалентно функционализированы магнитными частицами, способны существенно усилить магнитоориентационный отклик нематической матрицы по сравнению с беспримесным жидким кристаллом. Это позволяет сделать прогноз о потенциальной возможности использования жидкокристаллических суспензий ферромагнитных углеродных нанотрубок в магнитооптических устройствах. 

146-160 49
Аннотация

Цель. С помощью модифицированной модели магнитной полимеросомы, учитывающей находящуюся в полости субстанцию, исследовать особенности миграции частиц переносимого вещества в зависимости от проницаемости мембраны и ее магнитных свойств методом крупнозернистой молекулярной динамики.
Методы. Исследуемая полимеросома представляется в виде набора взаимодействующих частиц трех типов: полимерные частицы, имитирующие бислой амфифильной мембраны; магнитные наночастицы, расположенные в мембранном слое, и частицы субстанции, помещенные в полость. Полимерные частицы взаимодействуют через упругие потенциалы, сохраняющие равновесную сферическую везикулярную геометрию. Магнитные наночастицы взаимодействуют между собой как точечные диполи. Стерическое взаимодействие магнитных частиц с полимерными стенками моделируется в форме мягкого отталкивания. Взаимодействие частиц субстанции и полимерных слоев может быть настроено для учета их непроницаемости. Магнитные наночастицы считаются непроницаемыми для переносимого полимеросомой вещества. Рассматриваемая модельная полимеросома соответствует магнитополимерной частице с диаметром около 100 нм, находящейся в водном растворе при 25°C, половина полости которой по объему заполнена частицами субстанции. Поведение системы отслеживается по нескольким реализациям с последующим усреднением с помощью численного решения уравнений движения частиц с введенными взаимодействиями и наложенными условиями и дальнейшего анализа результирующих наборов частиц.
Результаты. В численных экспериментах исследовано влияние упругих свойств мембраны на равновесное состояние полимеросомы, содержащей заданное число магнитных частиц и частиц переносимого вещества. Проанализирован характер миграции частиц субстанции из полости полимеросомы в зависимости от проницаемости мембраны и свойств расположенных в мембранном слое магнитных наночастиц.
Заключение. Представленная модель позволяет описать особенности высвобождения частиц заключенного в полость магнитной полимеросомы вещества в присутствии в мембране капсулы магнитоактивного слоя. 

161-174 58
Аннотация

Цель. Моделью ферроколлоида служит ансамбль наночастиц, обладающих «вмороженными» дипольными моментами; применительно к феррочастицам это означает их однодоменность и высокую магнитную жёсткость. Рассматриваемые частицы обладают только одной вращательной степенью свободы (ротаторы). Указанное приближение существенно упрощает математическое описание магнитодинамических процессов, но сохраняет полное качественное сходство результатов с теми, что гораздо более сложным путём можно было бы получить для реальной системы, где частицам доступны две вращательные степени свободы. Для описания вязкоупругой среды, в которой взвешены частицы, выбрана реологическая схема Джефриса. Магнитодинамический отклик рассмотрен в рамках кинетического подхода – использовано уравнение типа Фоккера – Планка, описывающее ориентационное движение наночастицы в присутствии тепловых флуктуаций. Для решения задачи кинетическое уравнение преобразовано в систему моментных. Продемонстрировано, что для расчёта статических и динамических восприимчивостей достаточно использовать лишь небольшое число первых уравнений моментной системы.
Результаты. Спектры первой и третьей гармоник дипольного отклика (намагниченность) рассчитаны в широком диапазоне материальных параметров и частоты. Для этих же условий найдены спектры второй гармоники и статической компоненты квадрупольного отклика (индуцированной ориентационной анизотропии). Показано, что в системах с высоким уровнем динамической упругости имеется частотный интервал, внутри которого статическая составляющая квадрупольного отклика принимает отрицательные значения.
Заключение. Предложен эффективный метод расчётов линейной и нелинейных магнитных восприимчивостей модельного ферроколлоида. Инверсия знака постоянной компоненты квадрупольного отклика (для линейно-вязких жидкостей она отсутствует) является индикатором («подписью») развитой вязкоупругости. 

177-193 36
Аннотация

Цель. Исследовать поведение дисперсных сред на основе нанодисперсных магнитных жидкостей: немагнитных жидких и газообразных включений в магнитной жидкости, капель магнитной жидкости в немагнитной среде, а также немагнитных пузырьков и капель, покрытых оболочкой из магнитной жидкости, в неоднородных магнитных полях.
Методы. Результаты были получены экспериментальным путем с использованием общепризнанных методик и подходов. Установки, на которых проводились исследования, были разработаны самостоятельно, а сбор данных осуществлялся с применением стандартного измерительного оборудования. Значение индукции магнитного поля было измерено с помощью тесламетра ТПУ-01 с подключенным к нему преобразователем Холла. Топология магнитного поля была смоделирована с использованием программного обеспечения FEMM, внедренного в интерактивную среду MathLab. Платформа осуществляет не только моделирование магнитного поля, но и осуществляет качественное преобразование результатов расчета и выполняет их визуализацию. Обработка изображений немагнитных включений проводилась в специально разработанной программе в системе NI Labview. Теоретическая обработка экспериментальных результатов проводилась на основе известных выражений физики конденсированного состояния, магнитной и классической гидродинамики.
Результаты. Получены экспериментальные зависимости координаты, скорости, размера дисперсных сред на основе магнитной жидкости от параметров магнитного поля, физических свойств магнитных и немагнитных жидкостей. На основе результатов компьютерного моделирования в программе FEMM проведена оценка сил, действующих на магнитную каплю и пузырек в магнитной жидкости. Полученные экспериментальные и теоретические данные согласуются друг с другом.
Вывод. Неоднородное магнитное поле позволяет управлять динамикой и поведением дисперсных сред на магнитожидкостной основе, что создает предпосылки для создания управляемых дозаторов и систем синтеза активных капель.

ХИМИЯ

194-209 68
Аннотация

Цель. Дробления полимерных отходов в процессе регенерации как основная стадия подготовки материала для дальнейшего использования сопровождается образованием мелких частиц полимерной пыли, которые не способны осаждаться под действием силы тяжести в приёмный бункер, а под действием центробежной силы выносятся из кривой движения газа в направлении стенки корпуса циклона и оседают в сборниках. Это приводит к накоплению значительного количества полимерных материалов, классифицируемых как отходы «Пыль полимерных материалов с фильтров» (код 578 002 00 11 00 4), и предполагает поиск путей дальнейшего использования.
Размер частиц полимерной пыли определяет объёмную плотность, сыпучесть и другие технологические характеристики на этапе подготовки отходов к переработке, а физико-химические свойства влияют на выбор оптимальных технологий, позволяющих эффективно перерабатывать отходы и получать полезные продукты.
Методы. В работе используется аналитический гравиметрический метод в основе измерения влажности, гигроскопичности, влагоёмкости, влагосодержания, физико-химические методы определения гранулометрического состава, температуры плавления, оценки химической стойкости.
Результаты. В работе проведена оценка фундаментальных свойств отходов полимерной пыли ТПЭЭ, изучены технологические свойства этих сыпучих материалов по гранулометрическому составу, величине влажности, сыпучести, удельному объему, насыпной плотности и рассчитаны характеристики второго порядка (косвенные показатели), такие как угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения. Исследована стойкость отходов к действию растворителей, кислот, щелочей и их смесей.
Заключение. Полученные характеристики предполагается использовать при разработке методов переработки и утилизации отходов полимерной пыли ТПЭЭ. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.