Том 42, № 2 (2023)

Впервые описан синтез новых энергоемких соединений, – 7-аллил-7Н-трифуразано[3,4-b:3',4'-f:3",4"-d]азепина (AzAll) и 7-аллил-7Н-дифуразано[3,4-b:3',4'-f]фуроксано[3",4"-d]азепина (Az(O)All). Рентгеноструктурным анализом определены основные параметры кристаллической решетки, получены экспериментальные данные по теплотам сгорания и энтальпиям образования AzAll и Az(O)All. Проведен термодинамический анализ эффективности этих соединений как компонентов смесевых твердых топлив и газогенерирующих топлив. Показано, что соединения AzAll и Az(O)All не имеют перспектив применения в смесевых твердых топливах, но они весьма эффективны как потенциальные диспергаторы твердых топлив для газогенераторных двигателей.

В данной обзорной статье сделан краткий экскурс в современное состояние теории люминесценции и на примере собственных работ автора, выполненных совместно с коллегами начиная с 70-х годов прошлого столетия и вплоть до настоящего времени, показано, насколько эффективно применение люминесцентного анализа к изучению механизмов фотохимических превращений.

Установлено, что обжиг образцов (гранул) в слое из офлюсованных магнетитовых железорудных концентратов сопровождается протеканием сложных физико-химических процессов, связанных с окислением магнетита и разложением карбонатов. При их нагреве наряду с теплообменными процессами протекают и массообменные. Эти процессы взаимосвязаны и оказывают влияние друг на друга, а также на степень завершенности процессов окисления и декарбонизации в слое. Рассмотрен механизм окисления образцов, содержащих магнетит. Уточнена модель процесса массообмена для периода разложения карбонатов. Предложено уравнение, описывающее кинетику окисления магнетита в образцах при нагреве для более общего вида краевых условий. Приведено уравнение, позволяющее определять константу скорости процесса окисления в зависимости от характеристик газа-теплоносителя и свойств материала. Разработана методика расчета коэффициента диффузии кислорода в продуктах сгорания различных топлив. Проведены эксперименты по изучению кинетики процессов окисления и декарбонизации в слое гранул на экспериментальной установке, позволяющие моделировать эти процессы в различные периоды их термообработки в тепловых установках и рассчитывать коэффициенты массообмена. Это позволит определять степени завершенности процессов по высоте слоя при заданных значениях температуры и продолжительности обжига.

По результатам ранее выполненных экспериментальных исследований в рамках математического аппарата механики сплошной среды и теории химической кинетики разработана математическая модель зажигания горючей частицы типичного гелеобразного топлива на основе органического полимерного загустителя в разогретом воздухе. Она описывает процесс, соответствующий предельному режиму, при котором характерные времена прогрева топлива и формирующейся парогазовой смеси много больше характерных времен химического реагирования горючего и окислителя в газовой среде. Удовлетворительные результаты верификации математической модели и алгоритма численного решения позволили сделать вывод о возможности применения разработанного подхода для достаточно достоверного прогнозирования характеристик зажигания рассматриваемого класса гелеобразных топлив. Для одиночных частиц гелеобразного топлива размерами 0.25–2.00 мм, нагреваемых в воздушной среде при температурах 750–1473 К, времена задержки воспламенения составляют от 0.3 до 10.0 с.

Методом молекулярной динамики исследованы структуры двухслойного силицена и поддерживающей его пленки 4H-модификации карбида кремния, выполняющих роль анода литий-ионного аккумулятора. Поведение такого комбинированного анода рассмотрено в условиях его вертикального заполнения литием. В листах силицена присутствовали вакансионные дефекты в виде би-, три- и гексавакансий. Ионы лития, направляемые перпендикулярно плоскости силицена, осаждались на листах силицена, оставались в силиценовом канале и частично проникали на поверхность подложки. Вертикальные смещения атомов в верхнем листе силицена после интеркаляции лития существенно превосходили соответствующие смещения в нижнем листе, соприкасающемся с подложкой. Построение многогранников Вороного отдельно для Si- и C-подсистем карбида кремния позволило выявить структурные особенности каждой из подсистем исследуемой двумерной слоистой структуры.

В работе представлены результаты исследований одной из распространенных систем в синтезе при горении растворов: Ni(NO₃)₂ · 6H₂O (гексагидрат нитрата никеля) – C₆H₁₂N₄ (гексаметилентетрамин) с применением методов ДТА/ТГ, РФА и сканирующей электронной микроскопии. Указанная система изучена в виде порошковой смеси, геля, полученного путем растворения исходных реагентов в дистилированной воде, и того же геля, прошедшего термическую обработку при 100 °C. Установлено, что образование металлического никеля возможно лишь в том случае, если смесь реагентов предварительно переводится в состояние геля. Проведен расчет значений эффективных энергий активации процессов образования NiO и металлического никеля и представлены особенности протекания взаимодействий в зависимости от метода приготовления исследуемых образцов.

В настоящей работе изучены образование и динамика кавитационных пузырей, возникающих в различных зонах предовуляторных ооцитов мыши в результате оптического пробоя под действием фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 790 нм. Динамика роста и схлопывания кавитационного пузыря определена по временнóй зависимости интенсивности рассеянного света на пузыре. Было численно охарактеризовано различие в порогах оптического пробоя и динамике кавитационного пузыря между различными регионами ооцита и водного буферного раствора.

Исследовано влияние обработки сверхвысокочастотным излучением широко используемого для 3D-печати технического полимера акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) с целью улучшения его механических свойств. Проведена оценка механических характеристик и химической структуры исходного и наполненного 3 мас.% углеродного волокна образцов АБС-пластика, облученного сверхвысокочастотным излучением в течение 300, 600, 900 и 1200 с. Показано, что эффективное время воздействия сверхвысокочастотного излучения для улучшения механических свойств АБС-пластика, наполненного углеродным волокном, составляет 300 с; существенного изменения механических характеристик ненаполненного акрилонитрил-бутадиена-стирола не обнаружено.

В рамках формализма Ландауэра–Буттикера и неортогонального гамильтониана сильной связи с параметризацией NTBM исследованы электронная трансмиссия и проводимость металлических нанотрубок кресельного типа субнанометрового диаметра. Мы рассмотрели влияние различных структурных дефектов (дефект Стоуна–Уэльса, моновакансия, замещающий атом азота) и адсорбированных на поверхности радикалов (H, O, OH, COOH) на электронные характеристики углеродных нанотрубок (УНТ). Установлено, что структурные дефекты и адсорбаты по-разному влияют на проводимость УНТ. При этом наблюдается два конкурирующих процесса. С одной стороны, это ослабление проводящих свойств УНТ из-за увеличения числа рассеивающих центров, а с другой – усиление проводимости за счет процессов структурной релаксации.