В данной работе получены и исследованы основные соотношения релятивистской ракетодинамики в случае многокомпонентной реактивной струи. Рассмотрены различные типы релятивистских ракет с однокомпонентной реактивной струей как частные случаи общей теории. Выполнен предельный переход к нерелятивистской ракетодинамике.

Ключевые слова: релятивисткая динамика, многокомпонентная реактивная струя, ионный двигатель, фотонная ракета

01.04.02 -Теоретическая физика , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рост глобальной экономики и активное развитие промышленности ограничены среди прочего возможностями существующей техники. При этом потенциал улучшения функциональных характеристик классических материалов практически исчерпан, а широкое применение новых композиционных материалов и высокоэнтальпийных сплавов ограничено высокой стоимостью и сложностью технологического процесса их изготовления и обработки. Таким образом, актуален вопрос разработки технологий и оборудования для модификации поверхностного слоя и создания многокомпонентных покрытий специального назначения, в том числе нанокомпозитных. В статье приводятся результаты исследования, посвященного созданию установки для нанесения подобных покрытий методом плазменного напыления. Одним из ключевых элементов конструкции установки является вакуумная камера, корпус которой в процессе эксплуатации подвергается интенсивному термическому нагружению. Для сокращения затрат материальных и временных ресурсы на этапе проектирования и экспериментальной отработки было проведено моделирование температурного состояния корпуса камеры, за счет которого удалось исключить из рассмотрения нерелевантные варианты системы охлаждения. Результаты моделирования подтверждают работоспособность системы охлаждения корпуса вакуумной камеры в условиях эксплуатации. Определены следующие рабочие параметры системы: давление на входе составляет 0,6 МПа, расход воды – 2 л/с, а среднемассовая температура воды на выходе – около 40°C.

Ключевые слова: плазменное напыление, моделирование температурного состояния, вакуумная камера, система охлаждения

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Наличие вибрационных нагрузок в любом узле или агрегате практически всегда ведет к негативным последствиям в той или иной мере. Вибрации воздействуют как на биологические объекты, так и на материалы. Высокий уровень вибраций, при определенных условиях способен привести даже к разрушению поверхностей деталей и узла в целом. Целью данных исследований являлось изучение виброгасящей способности цинкового гальванопокрытия, применяемого для восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин. Основная задача – определить наличие и уровень виброгасящей способности цинка по отношению к серому чугуну СЧ18. Исследования проводились на лабораторном прототипе коробки передач (зубчатого редуктора) с применением вибродатчиков и осциллографа. В результате доказана виброгасящая способность гальванического цинка и определен сравнительный уровень гашения вибраций по сравнению с чугуном СЧ 18.

Ключевые слова: нагрузка, вибрация, виброгасящая способность, гальванопокрытие, подложка, виброскорость, виброускорение, осциллограммы, сернокислый электролит, цинковое покрытие, серый чугун

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

Нагарообразование в дизельных двигателях оказывает влияние на повышение температуры гильзы, уменьшение толщины масляной пленки, увеличение угара масла, что является причиной более интенсивного износа деталей цилиндра поршневой группы. Согласно теории теплообмена тепловой поток от рабочего тела (продуктов сгорания) направлен перпендикулярно к поверхности днища поршня и пропорционален эквивалентной температуре к среднему за цикл коэффициенту теплоотдачи . Теплота может подводиться и к боковой поверхности днища поршня, но так как величина теплового зазора между головкой поршня и цилиндром небольшая, то тепловой поток при этом незначителен. Отложение нагара на днище поршня и головки цилиндров вызывает некоторое снижение его температуры, но при этом возрастает температура гильзы цилиндра, что вызывает изменение зазоров сопряжений «поршень-гильза». Экспериментальное определение зазоров сопряжений на работающем двигателе связано со значительными трудностями. Вследствие этого был произведен расчетно-теоретический анализ изменений величины тепловых зазоров при уменьшении толщины слоя нагара на днище поршня. Отложение нагара на днище поршня свидетельствуют о менее благоприятных условиях работы спряжений «поршень-гильза» в связи с повышением динамических показателей цикла.

Ключевые слова: головка цилиндров, днище поршня, тепловой зазор, "поршень-гильза", отложение нагара

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.08 - Технология и организация строительства

Была разработана компьютерная математическая модель, позволяющая прогнозировать протекание рабочих процессов в устройстве. Для оценки достоверности полученной модели выполнено исследование массообменных характеристик экспериментального устройства охлаждения. Анализируя графики массообменных характеристик модели и экспериментального устройства охлаждения можно сделать вывод об их соответствии. Проведенные испытания позволили выявить три характерные зоны распределения двухфазных газожидкостных потоков, возникающих в рабочей зоне распылителя при выходе распылителя на установившейся режим работы. Доказано, что оптимальным давлением воздуха на входе вихревой камеры можно считать 0,10…0,15 МПа.

Ключевые слова: эжекция, охлаждение зоны резания, математическая модель, диспергатор, эмульсия, аэрозоль, смазка, турбулентность, давление, массообмен, распыление

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.08 - Технология и организация строительства

В данной работе проводится расчет фононного спектра нанолент графана в рамках формализма Гамильтона. Анализ полученных фононных спектров показывает, что для любого типа и ширины нанолент графана присутствует щель между акустическими и оптическими колебательными модами в отличие от графена, что может служить индикатором для идентификации данной структуры. Также для исследуемого материала были рассчитаны величины скорости звука и температуры Дебая.

Ключевые слова: графен, графан, нанолента, элементарная ячейка, колебательный спектр, дисперсионное уравнение

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Приведены результаты исследований кинетики железо-каталитического окисления сероводорода кислородом воздуха в реакторе с мембранным разделителем. Исследования проводили на лабораторном экспериментальном комплексе. Экспериментально получены зависимости, отображающие влияние дозы катализатора – Fe(OH)3¬, рН среды и времени контакта очищаемой воды с реакционной средой на эффект очистки воды от сероводорода.

Ключевые слова: сероводород, железо-каталитическое окисление, кислород воздуха, гидроксид железа, мембранное разделение, ультрафильтрация

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.19 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

В данной статье проанализированы существующие способы получения гелия на нефтегазоконденсатных месторождениях Российской Федерации. Рассмотрены перспективы применения мембранной технологии для получения гелия из природного газа, основываясь на сравнительной оценке использования различных методов извлечения гелия. С учетом различной проницаемости метана и гелия показана возможность использования различных видов мембранных установок для получения гелия. В качестве мембранных элементов наибольший эффект получен от использования искусственных полимерных волокон ацетатцеллюлозы, а также кварцевого стекла. Указанные материалы мембран обладают химической устойчивостью, в том числе к кислым газам, которые присутствуют в составе природного газа, а также высокой устойчивостью к температурным амплитудам.

Ключевые слова: гелий, мембранная технология, природный газ, газоконденсатное месторождение, полимерные волокна ацетатцеллюлозы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Одним из способов термодинамической стабилизации кристаллов НА (нитрат аммония), который в настоящее время используется не только как азотное удобрение, но и как экологически чистый окислитель для газогенерирующих топлив (ГТ) различного назначения, является технология получения малодефектных кристаллических структур. Известно, что ион калия является фазовым стабилизатором НА, а хлор-содержащие соединения оказывают влияние на скорость его термического разложения, поэтому далее был использован модификатор, в состав которого входят оба элемента: калиевая соль монохлоруксусной кислоты (КМХУК). Были получены образцы НА с КМХУК и исследованы их свойства в зависимости от количества добавки, вида растворителя и температуры кристаллизации. В результате получен образец, наиболее полно удовлетворющий требованиям, предъявляемые к окислителям ГТ: с высокой скоростью термического разложения и минимальной скоростью модификационного перехода IV –III.

Ключевые слова: нитрат аммония, окислитель, газогенерирующие составы, полиморфный переход, термическое разложение, добавка, кинетика, термодинамика, калиевая соль монохлоруксусной кислоты, растворитель, сокристаллизация

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Работа посвящена клеточно-автоматному моделированию на основе класса клеточных автоматов с окрестностью Марголуса. Выполнено моделирование процесса кинетики газовыделения в конечном объеме угля, включающем в себя: конвекцию, диффузию, сорбцию. Для организации подобного рода эволюционного процесса метод клеточно-автоматного моделирования был дополнен методом Монте-Карло.

Ключевые слова: клеточный автомат, окрестность Марголуса, метод Монте-Карло, диффузия, конвекция, сорбция, пористая среда, уголь

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе анализируются статьи по поверхностным свойствам расплавов на основе олова, свинца, индия. Приводятся данные по поверхностным свойствам расплавов на основе олова. Показано, что при пайке сплавов Al 4 ат.%Li наилучший эффект смачивания достигается с помощью эвтектики системы олово-алюминий. Показано, что при фотонном отжиге пленок олова на кремнии в течение 3-4 секунд обеспечивается улучшение их смачивания расплавами на основе олова. Отмечается перспективность использования композиционных припоев на основе меди и никеля, пропитанных расплавами олова с малыми добавками щелочных и щелочноземельных элементов.

Ключевые слова: поверхностные свойства, пайка, расплавы на основе Sn, Pb, In, фотонный отжиг, алюминий, медь

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Предложен метод получения нано-порошков органических продуктов с использованием оригинального гипер-резонансного диспергатора. Даны результаты нано-диспергирования для четырёх агропродуктов.

Ключевые слова: нано-порошков органических продуктов, гипер-резонансное диспергирование, применение органических нано-порошков

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье приводится конструкция и обсуждаются технологические основы изготовления трехосевого интегрального микромеханического акселерометра туннельного типа. Рассмотрена технология управляемой самоорганизации механически напряженных полупроводниковых слоев GaAs/InAs. Описан принцип работы акселерометра на основе туннельного эффекта. Предложенная конструкция была промоделирована и оптимизирована с использованием САПР ANSYS. Полученные результаты моделирования могут быть использованы для разработки высокотехнологичных прецизионных трехосевых МЭМС-сенсоров линейных ускорений.

Ключевые слова: МЭМС, микроэлектромеханическая система, акселерометр, моделирование, дизайн, датчик, сенсор, математическая модель

01.04.10 - Физика полупроводников , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассматривается основные принципы постоения моделей микропористых структур на основе неколлагеннового белка и гидроксиапатита. Произведен расчет моделей квантово-химическими методами.

Ключевые слова: квантово-химический анализ, имплант, гидроксиапатит, неколагенновый белок, процесс сращивания

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В работе исследовалось поведение объёмной электрической проводимости (и её составляющих) различных биологических жидких сред с целью определения возможности влияния на процессы жизнедеятельности. В частотном диапазоне 0-50 ГГц исследовались следующие биологические жидкие среды: масло подсолнечное холодного отжима; масло подсолнечное полученное с применением термообработки; желток и белок свежего куриного яйца; бактерии Bacillus amyloliquifaciens; бактерии Escherichia coli MG1655 pXen-lux. Выявлено наличие флуктуаций параметров диэлектрической проницаемости, неравномерность частотных характеристик, в диапазоне 35-37 ГГц, на частотных характеристиках тангенсов угла потерь наблюдались «всплески» значений, характерные для резонансного характера этой зависимости.

Ключевые слова: биологическая жидкая среда, диэлектрическая постоянная, комплексная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла потерь, проводимость среды, частотная характеристика, флуктуация, частотный диапазон, биофизический параметр

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Проведены уточненные расчеты по исследованию возможности рассеяния туманов искусственными каплями. Модель описывает падение капель радиусом r2 сквозь туман, состоящий из капель радиусом r1, концентрация которых равна n1. Использованы детальные уравнения гравитационной коагуляции с учетом гидродинамического взаимодействия капель. Исследованы временные характеристики рассеяния тумана (увеличение дальности видимости) в зависимости от размеров искусственных капель и их концентрации. Определены размер искусственных капель и их концентрация, при которых достигается максимальный эффект по рассеянию тумана.

Ключевые слова: рассеяние теплых туманов, метеорологическая дальность видимости, концентрация капель тумана, водность тумана, искусственное воздействие на туман

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Цель настоящей работы – оценка плотности электронного спектра объектов с дисперсионной связью, в частности жидкого гелия. Интерес к его электронным свойствам вызван обнаруженной сравнительно недавно динамической поляризацией в волне второго звука, что сделало актуальным исследование его зонной структуры. В работе исследуемые объекты вслед за Борном моделируются линейной цепочкой связанных осцилляторов. При этом дисперсионная связь рассматривается на основе квазиклассического приближения Лондона, учитывающего корреляции осциллирующих дипольных моментов атомов. Первая часть работы носит подготовительный характер. Приведен краткий обзор по новым данным о свойствах гелия II, сформулирована постановка задачи. На простых примерах (линейки двух и трех связанных осцилляторов) отработана методика исследования. Этот раздел имеет и самостоятельное значение для экспресс оценок плотности электронного спектра при дисперсионной связи, и выявления тенденций изменение параметров спектра с увеличением числа структурных единиц. Получено, в частности, что ширина зоны при этом растет, а удельная энергия связи немного падает. Во второй части на базе разработанных методик исследована длинная цепочка связанных осцилляторов. Рассчитана плотность электронного спектра, как для конкретных цепочек, так и в термодинамическом пределе. Полученные в работе результате планируется в дальнейшем использовать для разработки моделей динамической поляризации в гелии II.

Ключевые слова: дисперсионные силы, гелий II, дипольный момент, гармонический осциллятор, связанные колебания, нормальная мода, электронный спектр, плотность, узкая зона, энергия связи

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассмотрены технологии получения ультрадисперсных порошков меди. Изучено влияние различных параметров на процессы электрокристаллизации частиц. Представлены различные механизмы получения частиц в присутствии водорастворимых полимеров. Полученные ультрадисперсные порошки меди с применением различных режимов электролиза. Проведен обзор передовых электрохимических методов получения ультрадисперсных порошков меди с добавлением различных стабилизаторов роста частиц. Выделены дальнейшие пути развития технологии данных технологий.

Ключевые слова: ультрадисперсные порошки меди, электрокристаллизация, методы получения, стабилизация частиц, водорастворимые полимеры, двойной электрический слой, виброкатод

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

в статье представлены результаты экспериментальных исследований параметров микроразмерных металлических частиц и напыляемых пленок, получаемых методом электрического взрыва металлических проводников (ЭВП) и электровзрывного напыления (ЭВН), соответственно. В качестве взрывающихся проводников использовались медные (Cu) и алюминиевые (Al) металлические проволочки. Геометрические параметры и физико-химический анализ, получаемых микрочастиц и тонких пленок, осуществлялся посредством универсальной двулучевой электронной системы Versa 3D. Из анализа полученных образцов напыляемых тонких пленок и мелкодисперсных частиц следует, что при протекании плотности разрядного тока J≈10^10 А/м^2 миллисекундного диапазона толщина пленок и размеры частиц могут достигать величин меньше микронного масштаба.

Ключевые слова: электрический взрыв проводников, тонкие металлические пленки, мелкодисперсные частицы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Цель настоящей работы – оценка плотности электронного спектра объектов с дисперсионной связью, в частности жидкого гелия. Интерес к его электронным свойствам вызван обнаруженной сравнительно недавно динамической поляризацией в волне второго звука, что сделало актуальным исследование его зонной структуры. В работе исследуемые объекты вслед за Борном моделируются линейной цепочкой связанных осцилляторов. При этом дисперсионная связь рассматривается на основе квазиклассического приближения Лондона, учитывающего корреляции осциллирующих дипольных моментов атомов. Первая часть работы носит подготовительный характер. Приведен краткий обзор по новым данным о свойствах гелия II, сформулирована постановка задачи. На простых примерах (линейки двух и трех связанных осцилляторов) отработана методика исследования. Этот раздел имеет и самостоятельное значение для экспресс оценок плотности электронного спектра при дисперсионной связи, и выявления тенденций изменение параметров спектра с увеличением числа структурных единиц. Получено, в частности, что ширина зоны при этом растет, а удельная энергия связи немного падает. Во второй части на базе разработанных методик исследована длинная цепочка связанных осцилляторов. Рассчитана плотность электронного спектра, как для конкретных цепочек, так и в термодинамическом пределе. Полученные в работе результате планируется в дальнейшем использовать для разработки моделей динамической поляризации в гелии II.

Ключевые слова: дисперсионные силы, гелий II, дипольный момент, гармонический осциллятор, связанные колебания, нормальная мода, электронный спектр, плотность, узкая зона, энергия связи

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье представлен обзор научных работ, посвященных исследованию влияния концентрации углеродных нанотрубок (УНТ) на электрическую проводимость и пьезорезистивные свойства цементных бетонов. Приведены полученные различными авторами значения порогов протекания для наномодифицированных бетонов, рассмотрены рекомендации к назначению оптимального содержания нанотрубок в композитах. В результате обзора сделан вывод о необходимости проведения дополнительных целенаправленных исследований, которые позволят произвести оценку зависимости оптимальной концентрации УНТ от их собственных характеристик, метода получения композитов и условий их применения.

Ключевые слова: цементные бетоны, сенсор, углеродные нанотрубки, порог протекания, электрическая проводимость, мониторинг напряженно-деформированного состояния

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

В статье представлены результаты экспериментальных исследований параметров микроразмерных металлических частиц и напыляемых пленок, получаемых методом электрического взрыва металлических проводников (ЭВП) и электровзрывного напыления (ЭВН), соответственно. В качестве взрывающихся проводников использовались медные (Cu) и алюминиевые (Al) металлические проволочки. Геометрические параметры и физико-химический анализ, получаемых микрочастиц и тонких пленок, осуществлялся посредством универсальной двулучевой электронной системы Versa 3D. Из анализа полученных образцов напыляемых тонких пленок и мелкодисперсных частиц следует, что при протекании плотности разрядного тока J≈10^10 А/м^2 миллисекундного диапазона толщина пленок и размеры частиц могут достигать величин меньше микронного масштаба.

Ключевые слова: электрический взрыв проводников, тонкие металлические пленки, мелкодисперсные частицы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Проведено численное моделирование из первых принципов ультратонких пленок гидрированного аморфного углерода. В качестве моделей рассматривались наногибридные системы графен-С60. Выполнены расчеты полной энергии с использованием метода псевдопотенциала в рамках теории функционала плотности. Изучены локальные атомные структуры и электронный энергетический спектр рассматриваемых систем. Установлено, что взаимодействие фрагмента фуллерена С60 с графеном сопровождается значительной деформацией их локальной атомной структуры. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальной электронной структурой гидрированного аморфного углерода, полученного в тлеющем разряде постоянного тока.

Ключевые слова: энергозависимая память на фазовых переходах, моделирование из первых принципов, метод псевдопотенциала, метод Кона-Шэма, фуллерены, графен, аморфный углерод, атомная структура, электронная структура, энергия адсорбции

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Описано применение полимербетонных шпал на основе резинобетона (RubCon®) с неметаллической композитной арматурой и методика изготовления таких шпал.

Ключевые слова: шпалы, полимербетон, резинобетон, композиты, арматуры, методика изготовления

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Показаны концентрационные изменения показателя преломления в бинарных солевых расплавленных системах щелочных металлов, содержащих нитрит- и нитрат- анионы. Показатели преломления и молярные рефракции систем KNO3- NaNO2, и NaNO3 – KNO2 подтвердили концепцию аддитивности и линейность изотерм при изменении состава.

Ключевые слова: солевые расплавы, нитриты и нитраты щелочных металлов, показатель преломления, рефракция

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика