Научный архив: статьи

Исследованы механические свойства тонких пленок из сополимера этилена и винила-
цетата, наполненного специально синтезированными наночастицами оксида олова.
Наночастицы оксида олова, синтезированные в плазменном разряде под действием
ультразвуковой кавитации, имеют размер 50–60 нм, а при последующем ультразвуко-
вом воздействии размер частиц снижается до 30–40 нм. С использованием этих двух
видов наночастиц (до и после ультразвукового воздействия) получены и исследованы
образцы пленок из композиционных материалов. Проведены физико-механические ис-
пытания пленки из композиционного материала с различным содержанием наноча-
стиц оксида олова: 1 и 3 % масс. Получены данные о значениях модуля упругости, ко-
эффициента Пуассона, предела пропорциональности, модуля сдвига, предела
текучести, предела прочности и предельной деформации. Результаты механических
испытаний показывают, что ультразвуковая обработка наночастиц оксида олова пе-
ред их импрегнированием в полимерную матрицу положительно влияет на физико-
механические свойства пленок из исследованного композиционного материала.

В статье представлены результаты работы по определению технических характеристик межорбитального космического буксира, оснащённого электро-ракетными двигателями и солнечной энергоустановкой. Рассмотрен конструкционный облик космического буксира с электроракетной двигательной установкой мощностью до 200 кВт и возможные варианты энергетической системы на основе солнечной и аккумуляторной батарей. Приведены результаты расчётов параметров четырёх вариантов транспортной операции для обеспечения грузопотока на орбиты высотой ~20 000 км с возвращением космического буксира на опорную орбиту. Показано, что наиболее рациональной является конструкция буксира, не имеющая аккумуляторной батареи для работы электроракетной двигательной установки на теневых участках траектории. При этом транспортную операцию целесообразно выполнять по траектории с минимальной длительностью теневых участков.

ФТИ им. А.Ф. Иоффе разработал вакуумный высоковольтный измерительный стенд, на котором проводятся фундаментальные исследования источников электронов из наноструктурированных материалов. Создана методика определения основных эмиссионных параметров полевых и термополевых эмиттеров в режиме реального времени, одновременно с обработкой масс-спектрометрических данных и эмиссионных картин свечения. Разработан и внедрён алгоритм исследования вакуумных источников электронов. Результатом ресурсных испытаний эмиттеров и катодов на их основе является Паспорт эмиссионных образцов. Предполагается, что широкие возможности созданного программно-управляемого измерительного комплекса, междисциплинарный характер проводимых исследований, а также разработанные и внедрённые передовые методики исследования вакуумных источников электронов позволят внести весомый вклад в развитие космической техники и технологий, которое невозможно без изучения эмиссионных и термоэмиссионных свойств новых материалов, а также технологической оптимизации конструкций на их основе.

Обоснована значимость и актуальность темы, описана постановка комплексной задачи и рациональный путь её поэтапного решения. Алгоритм создания вторичной конструкции космического аппарата построен на основе многолетнего опыта практической работы в области ракетно-космической техники. Итерационный характер процесса разработки обусловлен зависимостью проектных нагрузок от получаемых параметров создаваемой конструкции. Показаны принципы разработки и развития конечно-элементной модели, которая формируется параллельно с конструкцией и играет ключевую роль на всех стадиях работ. Для достижения удовлетворительной точности необходима корректировка модели по результатам определения собственных частот и коэффициентов усиления при экспериментальной отработке. Особенности моделей, сложности их построения и верификации показаны на конкретных примерах разработанных РКК «Энергия» изделий. Единые принципы построения моделей отдельных частей изделия, их совместимость, гарантии достоверности и точности позволяют использовать многоуровневую модель в качестве эффективного инструмента сопровождения эксплуатации изделия, в частности для оценки остаточного ресурса, анализа нештатных ситуаций, модернизации и разработки модификаций. Единообразие в подходе к моделированию может быть достигнуто внесением соответствующих требований в нормативную документацию.

Экспериментально обнаружена трансформация кольцевой зоны на основе алюминия в
квадратную при термомиграции в кремнии в направлении <100>. Квадратная зона при
ТМ в пластине кремния проявляет синхронное сближение сторон квадрата и форми-
рует замкнутый эпитаксиальный канал пирамидальной формы. Такая трансформа-
ция объясняется асимметрией фронта растворения жидкой зоны относительно гра-
диента температуры. Асимметрия обусловлена огранкой внешнего контура и
подавлением огранки на внутреннем контуре растворения криволинейной зоны. Изгиб
линейной зоны приводит к отрицательной кривизне внутреннего контура растворе-
ния, на котором всегда присутствуют атомные ступени, препятствующие развитию
сингулярной плоскости огранки. Оценка отклонения ограненных участков криволи-
нейной зоны от градиента температуры сделана на основе силовой модели, учитыва-
ющей векторный характер сил сопротивления движению на фронте растворения зон

Исследовано влияние обработки поверхностей тонких пленок на основе оксидов индия
и олова (ITO) в плазме кислорода на свободную поверхностную энергию (СПЭ). Сравни-
вались модификации на основе ITO c углеродными нанотрубками, нанесенных методом
лазерно-ориентированного осаждения, с поверхностями ITO, полученных методом
магнетронного распыления. Исследование проводилось при помощи измерения кон-
тактных углов смачивания с последующим расчетом СПЭ методом Оуэнса-Вендта.
Показано, что при совместном использовании буфера на основе углеродных нанотру-
бок (УНТ) и плазменной обработки поверхностей ITO доступна перестройка поляр-
ных и дисперсионных компонентов СПЭ в диапазонах 0,1–67,5 мДж/м2 и 9,7–
22,7 мДж/м2 . Указанные подходы позволяют расширить функционал модификаций на
основе ITO с УНТ в оптической электронике.

Исследовано изменение спектров диффузного отражения модифицированного нано-
частицами nSiO2 микропорошка mZnO (mZnO/nSiO2 ) при раздельном и одновременном
облучении электронами с энергией 30 кэВ и протонами с энергией 5 кэВ. Проведены
расчеты коэффициента аддитивности (К адд), определяемого отношением значений
суммы аs при раздельном облучении к его значениям при одновременном облучении.
Установлено, что Кадд в зависимости от времени облучения изменяется от 0,95 до
0,92. Расчеты для времени пребывания на геостационарной орбите в течение 7 лет
дают значение К адд = 0,87. Поэтому при наземных испытаниях такого пигмента для
терморегулирующих покрытий космических аппаратов, предназначенных для дли-
тельных сроков полетов необходимо осуществлять совместное действие этих видов
излучений или учитывать значения К адд.

Исследованы излучательные свойства эпитаксиальных слоев GaN, выращенных мето-
дом металлоорганической газофазной эпитаксии на сапфировых подложках. Образцы
возбуждались сильноточным электронным пучком с плотностью энергии
 0,4 Дж/см2 . Установлена корреляция интенсивности суперлюминесценции с плот-
ностью дислокаций. Показано, что с уменьшением плотности дислокаций на длинно-
волновом крыле спонтанной люминесценции формируется пик суперлюминесценции,
интенсивность которой нарастает с уменьшением плотности дислокаций.

Приведены результаты исследования амплитудных характеристик шумовых диодов,
а именно зависимость амплитуды и частоты импульсов шумовых диодов от напря-
жения обратного смещения. В качестве объектов исследования были выбраны крем-
ниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь)
моделей ND102L, ND103L и ND104L. Получено, что увеличение перенапряжения при-
водит к увеличению среднего значения амплитуды шумовых импульсов. Установлено,
что наибольшая стабилизация напряжения питания для поддержания постоянного
значения амплитуды шумовых импульсов необходима для шумовых диодов ND104L, а
наименьшая для ND102L. Установлено, что амплитудные распределения импульсов
шумовых диодов имеют ярко выраженный максимум, который смещается с ростом
перенапряжения в сторону больших значений амплитуд, а величина этого пика
уменьшается с увеличением перенапряжения. Результаты этой работы могут найти
применение при разработке цифровых систем передачи и защиты информации

Экспериментально исследовано при атмосферном давлении в воздухе влияние угловой
скорости вращения диэлектрика в ячейке диэлектрического барьерного разряда (ДБР)
на потребляемую активную мощность. Установлена существенная зависимость по-
требляемой активной мощности ячейкой ДБР от частоты вращения диэлектриче-
ского диска. Исследования проводились при напряжении отрицательной полярности
на высоковольтном электроде, поскольку ранее было установлено, что при отрица-
тельной полярности озон синтезируется интенсивнее.

Приведены экспериментальные данные обтекания и разрушения вольфрамового
стержня плазменной струей из щелевого выходного отверстия плазмотрона посто-
янного тока. Предложена методика оптической онлайн-диагностики изменения фор-
мы и объема обтекаемого образца на основе теневого метода с лазерной подсветкой.
За время эксперимента 100 с на боковой (цилиндрической) поверхности стержня диа-
метром 2 мм сформировалась выраженная эрозия, а его масса уменьшилась на 0,2 г при
обтекании плазмой из аргона (расход 2 г/с, среднемассовая скорость около 140 м/с, ток
150 А, напряжение 44 В). Контрольное измерение массы на точных весах показало хо-
рошее совпадение результата обработки изображений с истинным значением.
С помощью предложенного метода показана динамика изменения массы вольфрамо-
вого стержня за время эксперимента.

Приводятся результаты исследования дрейфа низкочастотного шума углеродных ре-
зисторов в диапазоне частот 5 10 -4 –1 кГц после 108 часов электроимпульсной обра-
ботки при напряжении 35 В и длительности импульса 10 мкс. На основе анализа по-
лученных спектров зафиксирован рост низкочастотного шума на 5 и 12 % при полосе
пропускания 500 и 5 Гц, при этом дрейф сопротивления образцов составил менее 1 %.
С технологической и научной точки зрения получен важный результат, который в
будущем может использоваться для оценки надежности при исследовании структур
твердотельных электронных приборов.