Статья: Влияние анизотропии теплопроводности на распределение температуры в твердом теле (2016)

Приведены результаты исследования процесса эрозии в малогабаритном вакуумном разряднике с искровым поджигом методами электронной микроскопии, рентгенофлуоресцентного элементного анализа и масс-спектрометрии продуктов газовыделения. Изучены закономерности эрозии и переноса вещества металлических элементов разрядного устройства и диэлектрика, разряд по поверхности которого инициирует процесс коммутации. Обнаружено влияние окисной пленки, присутствующей на поверхности материала катода, на развитие дугового разряда в коммутаторе.

В данной работе представлены результаты применения магнетронной распылительной системы. Методом магнетронного распыления составной графитово-медной мишени получены поверхностные медно-углеродные структуры и выявлены условия их образования. Приведены характерные изображения структур на подложке, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии. Найдены режимы распыления графитово-медной мишени. Показано, что на эффективность процесса распыления, кроме конструкции магнетрона и мишени, во многом влияют условия эксперимента. В работе экспериментально подобрана плотность потока распылённых атомов на подложку, температура мишени и подложки, давление аргона. Найдено, что подобные структуры не образуются без промежуточного металлического слоя. В нашем случае это была пленка меди. В общем виде учесть влияние всех этих параметров на полученный результат для расчета процесса распыления составной мишени не представляется возможным. Поэтому трудно оценить возможность получения подобных структур с другими металлами.

Методами растровой электронной микроскопии и мессбауэровской спектроскопии изучено влияние слабых (10…100 кА/м) низкочастотных (10…20 Гц) импульсных магнитных полей на структуру поверхности и магнитные характеристики феррит-граната иттрия Y3Fe5O12. Полученные результаты позволили выявить перераспределение катионов Fe3+ между октаэдрическими узлами с различными искажениями лигандного окружения. Установлена возможность изменения удельной намагниченности насыщения и коэрцитивной силы феррита в результате магнитоимпульсной обработки. Также установлена возможность снижения внутренних напряжений в структуре и, как следствие, изменение коэрцитивной силы феррита в результате локализации катионных вакансий преимущественно в октаэдрах, для которых направление локального магнитного поля совпадает с осью градиентов электрического поля. Показано, что одной из причин изменения удельной намагниченности насыщения Y3Fe5O12 после магнитоимпульсной обработки является изменение спинового состояния ионов железа, локализованных в тетраэдрической подрешетке. В соответствии с результатами магнитных исследований, вследствие изменения спинового состояния среднее значение магнитного момента ионов железа в тетраэдрической подрешетке может увеличиться примерно на 20 %. Это позволяет использовать магнитоимпульсное воздействие для управления магнитными параметрами феррита Y3Fe5O12.

Сорбция ацетальдегида является критическим фактором для полимерных материалов, используемых для получения продовольственной тары. В свою очередь, для полимерных смесей совместимость их компонент является базовым показателем, определяющим их свойства. Поэтому в настоящей работе исследована взаимосвязь коэффициента сорбции ацетальдегида и совместимости смесей полиэтилентерефталат/полибутилентерефталат. Для этой цели характеристики структуры смесей и связанного с ней свободного объема трактуются в рамках фрактального анализа и мультифрактального формализма. Такой подход позволяет учет особенностей как смесей (в том числе и степени кристалличности), так и сорбируемого вещества (ацетальдегида). При этом для характеристики уровня совместимости исследуемых смесей как функции их состава использовано отношение скачков теплоемкости при постоянном давлении вблизи температуры стеклования компонент смеси. Наиболее важным выводом предложенного анализа является снижение сорбции ацетальдегида для смесей, совместимых в аморфной фазе. Минимальное значение этого параметра реализуется для смеси с равным содержанием компонент. Характер взаимодействий полимер—сорбируемое вещество можно определить использованием постоянной потенциала Леннарда-Джонса. Такой анализ позволил выяснить, что в рассматриваемой системе реализуются только взаимодействия отталкивания. Это означает, что увеличение постоянной потенциала Леннарда-Джонса, связанной со структурой смеси, приводит к снижению коэффициента сорбции. Таким образом, представленная модель позволяет количественный анализ всех аспектов сорбции ацетальдегида в исследуемых смесях.

Численным моделированием исследуется возможность неинвазивного определения параметров диффузионного приближения теории переноса излучения в условиях фиксации входящей мощности. Для верификации используется статистическое моделирование. Описан способ измерения подповерхностной интегральной интенсивности, а также способ измерения полного коэффициента отражения, позволяющий определить ещё два параметра, характеризующих рассеивающую среду, а именно, коэффициент рассеяния и параметр анизотропии.

Рассмотрено распространение волн тока и напряжения вдоль передающей линии с градиентными участками (участки с непрерывными пространственными распределениями ёмкости и индуктивности). Показано появление нелокальной плазмоподобной дисперсии градиентных участков, определяемой геометрическими параметрами распределений. Предложен метод согласования участков линии с помощью интерференции волн, формируемых в условиях дисперсии на градиентных участках. Найдены спектры пропускания периодических градиентных распределений ёмкости и индуктивности, включающие как частоты полного пропускания, так и полного отражения волн. Указано распределение индуктивности в линии, способствующее удлинению пути затухания волн под действием тока утечки.

Исследуется нанофокусировка электромагнитной энергии оптического диапазона частот в наноразмерную пространственную область в окрестности нановершины металлического микроострия, возникающая при схождении к нему поверхностной плазмонной волны. Предполагается, что в окрестности вершины микроострия возбуждается поверхностная плазмонная стоячая волна с симметрией TE-волны. Граница металла вблизи нановершины микроострия приближается поверхностью параболоида вращения. Исследование показало, что TE-волна существует и дает вклад в нанофокусировку на вершине микроострия только на частотах, больших примерно 0,64 от плазменной частоты металла, а на меньших частотах указанного вклада нет, и распределение электромагнитной энергии в окрестности нановершины определяется только TM-волной.

Рассмотрены вопросы применения флуктуационных явлений в твердых телах в прикладных целях. Наиболее значительным явлением в этом отношении является избыточный низкочастотный шум. Проанализированы теоретические исследования избыточного шума. Рассмотрены теоретические основания связи шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрено влияние деградационных процессов на шум. Проанализированы экспериментальные исследования избыточного шума. Рассмотрена связь характеристик шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрена корреляция шума с качеством твердых материалов и электронных приборов. Установлена связь спектральных свойств избыточного шума с характеристиками деградационных процессов. Обоснована возможность широкого применения избыточного низкочастотного шума для неразрушающего контроля твердых материалов и электронных приборов. Отмечена эффективность флуктуационного неразрушающего контроля.