Научный архив: статьи

На основе данных двух экспедиций, проведённых Морским гидрофизическим институтом в 2019 и 2020 гг., проанализированы особенности структуры полей температуры, солёности, концентрации общего взвешенного вещества и концентрации окрашенного растворённого органического вещества на приустьевых участках крымских рек Бельбек и Кача в межень. Показано, что структура термохалинного поля была типичной для тёплого полугодия и не содержала признаков антропогенной нагрузки. В поле солё- ности в устьях исследуемых рек обнаружены слабораспреснённые стоковые линзы. В полях концентрации общего взвешенного вещества и концентрации окрашенного растворённого органического вещества выявлена весомая антропогенная составляющая, определявшаяся влиянием сточных вод посёлка Любимовка и стоком изучаемых рек. В приустьевой области обеих рек шириной около 200 м и глубиной 2–5 м, которую можно считать составным элементом естественного маргинального фильтра, наблюдалось фронтальное распределение концентрации общего взвешенного вещества и концентрации окрашенного растворённого органического вещества. В этой барьерной зоне оседало примерно 50 % общего взвешенного вещества и задерживалось около 20 % окрашенного растворённого органического вещества от содержания этих веществ в непосредственной близости к устьям рек Бельбек и Кача.

Обсуждаются методы формирования сверхтонких ВТСП-пленок и многослойных структур на их основе. Приведен краткий обзор результатов, полученных до последнего времени. Подчеркивается вывод о квазидвумерной сверхпроводимости купратных ВТСП

Повышение требований к режущим инструментам, используемым в разных сферах деятельности, начиная от обработки твёрдых материалов до хирургических операций, в отношении твёрдости, химической инертности и стойкости к износу заставляет совершенствовать существующую технологию производства алмазного инструмента, последовательно приближая эти параметры к характеристикам самого алмаза. Вопрос жизнестойкости инструментов наиболее актуален сегодня в нефтегазодобывающей отрасли, где для бурения скальных пород используются вращательные долота, оснащенные PDC (Polycryиstalline Diamond Cutter) фрезами, которые производят спеканием при чрезвычайно высоких значениях давления и температуры.

В обзоре рассматриваются особенности производства PDC-резцов, их характеристики и ограничения по условиям применения. Стойкость PDC-фрез, цементированных кобальтом, ограничена максимально допустимой температурой 700 оС из-за разницы коэффициентов температурного расширения алмазного абразива и цементирующей связки, а также из-за графитизации алмаза кобальтом. Обзор ориентирован на инженеров, связанных с обработкой твёрдых и абразивных материалов. В нём объединены сведения, представленные в российских и зарубежных публикациях по вопросам технологии производства PDC-резцов и их упрочнения методами, СVD-осаждения поликристаллических алмазных плёнок. В заключение обсуждаются возможности применения СВЧ-реакторов ARDIS-100 и СВЧфакела для CVD-синтеза алмазных покрытий.

Актуальность и цели. Создание конкурентоспособных изделий является основной задачей различных отраслей промышленного производства. Решение данных задач возможно за счет использования полимерных слоистых композиционных материалов. Примером использования таких материалов в медицине являются внутрисосудистые катетеры, трубки которых состоят из двух полимерных слоев, между которыми находится металлическая сетка или ткань. Актуальность работы обусловлена тем, что для создания новых конкурентоспособных внутрисосудистых катетеров необходимо иметь полное представление о конструкции и физико-механических свойствах композиционных материалов хорошо зарекомендовавших себя внутрисосудистых катетеров конкурентов. Целью работы является определение конструкции и физико-механических свойств композиционных материалов диагностических и проводниковых внутрисосудистых катетеров, т. е. их реверс-инжиниринг.

Материалы и методы. В качестве исследуемых выбраны внутрисосудистые катетеры, имеющие полимерно-металлическую композиционную трубку на основе матрицы из нейлона и армирующего из нержавеющей стали. Такие трубки имеют и диагностические, и проводниковые внутрисосудистые катетеры. Разработаны и использованы оригинальные методики измерения размеров внутрисосудистых катетеров, включая размеры металлической оплетки, определения изгибной жесткости катетера при различных температурах, включая режим термоциклирования и выдержки при постоянной температуре.

Результаты. Разработана последовательность реверс-инжиниринга внутрисосудистых катетеров, имеющих в своем составе трубки из полимерно-металлических композиционных материалов, определены характеристики физико-механических свойств компонентов композита и его инженерные константы.

Выводы. Разработанная последовательность реверс-инжиниринга полимерно-металлических композиционных материалов позволяет определить характеристики физико-механических свойств компонентов композита и его инженерные константы

Представлена вторая часть обзора по спектральной диагностике возбужденных частиц в водородной низкотемпературной плазме (первая часть опубликована в журнале «Успехи прикладной физики» в 2014 г., Т. 2, № 6). Описаны результаты определения поступательной температуры и функций распределения по колебательным и вращательным уровням молекулы водорода в основном и возбужденных состояниях методами лазерной, эмиссионной и абсорбционной спектроскопии в газовых разрядах в водороде. На основе обзора создана база данных по поступательным температурам, функциям распределения молекул водорода по вращательным и колебательным уровням в основном и возбужденных состояниях.

Установлено, что потребление растворенного кислорода и жизнедеятельность самок карася серебряного при средней массе тела 677,7 г, длине тела 25-36 см, массе икры 63,1 г и упитанности 2,71 в нерестовый период при его содержании в воде участка облова 9,5 мг/л, температуре воды 15°С и третьим качеством воды по гидрохимическим показателям составило 33,8 мг/кг/ч. Отмечена высокая положительная корреляция потребления кислорода с массой (r = 0,88), длиной (r = 0,82) и площадью поверхности тела (r = 0,88), умеренная – с массой гонад (r = 0,67) и умеренно отрицательная с упитанностью (r = -0,72), что соответствует нерестовому периоду самок и их воспроизводительному потенциалу для благополучных условий среды обитания.

Рассматривается использование тепловой съемки для исследования гидродинамических процессов в системе транспортировки пароводяного геотермального теплоносителя. Приведены температуры поверхности устьевой обвязки скважин Мутновского месторождения. Выявлена существенная зависимость измеренной температуры от коэффициентов теплоотдачи. Отмечена возможность разработки бесконтактного метода определения расходных параметров скважин на основе тепловой съемки.

Методом эмиссионной спектроскопии измерены функции распределения молекул по низким вращательным уровням молекулы водорода в триплетном состоянии 3 d u и определены величины вращательной и поступательной температур основного и возбужденного триплетного состояний молекулы водорода.

Расчет температурного поля движущегося газа с внутренним источником тепла обобщается на случай неравномерного распределения источников тепла. Осесимметричное распределение в зоне внутреннего тепловыделения аппроксимируется набором сегментов различной длины по осевой координате, в каждом из которых плотность мощности полагается постоянной, а радиальная функция источника — специфической только для этого сегмента. Таким образом, газ последовательно проходит N+2 зоны: входную z < 0, выходную z > 1 и зону внутреннего тепловыделения 0  z  l, представленную N сегментами. Полученные аналитические решения позволяют рассчитать тепловой баланс для широкого класса задач, особенностью которых является обдув и неравномерное распределение источников тепла по осевой координате.

В работе приведены результаты сравнительных исследований физико-механических свойств сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и модифицированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) после стендовых натурных испытаний на климатическом полигоне в г. Якутск, проведенных в марте и в октябре. Исследования физико-механических показателей экспонированных образцов проводились через 30, 105, 135, 180, 270 и 365 дней. Выявлено, что старение образцов СВМПЭ приходятся на летние месяцы, независимо от сезона выставления. Рассмотрены изменения физико-химической структуры методом ИК-спектроскопии. Установлена интенсификация процессов фотохимической деструкции СВМПЭ в присутствии углеродных волокон. Проведены расчеты температур поверхности образцов при облучении солнечной радиацией в условиях натурной экспозиции в г. Якутск, используя линейную регрессионную модель для оценки температуры поверхности материалов с покрытиями разного цвета.

Получены новые данные о влиянии климатических факторов Якутии на изменение деформационно-прочностных свойств СВМПЭ. Установлены механизмы воздействия факторов окружающей среды: температуры, солнечной радиации, сезона экспонирования на процессы старения СВМПЭ и его композитов. Результаты получат развитие в полимерном материаловедении для решения вопросов по снижению старения полимеров. На основании проведенных работ композиционные материалы на основе СВМПЭ, предназначенные для работы под открытым воздухом в условиях Якутии, например футеровки, рекомендуется дополнительно модифицировать эффективными стабилизаторами с целью предотвращения процессов светового старения.

Оценка устойчивости ландшафтов к современному потеплению климата – один из основных острых вопросов современности. Наблюдаемая в настоящее время активизация криогенных процессов в Центральной Якутии, особенно на нарушенных и антропогенных ландшафтах, показывает актуальность проблемы. Целью исследований является оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии в условиях усиливающегося потепления климата, начиная с 1970-х годов. Основой для оценки послужили результаты натурных наблюдений за температурой многолетнемерзлых пород в слое годовых теплооборотов за период 1981–2023 гг., данные метеостанций по температуре воздуха на высоте 2 м и почвы на глубине 1,6 м. Мониторинг, включая создание сети, наблюдения на стационарах и мониторинговых участках Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН, и анализ полученных данных в контексте изменения климата были основными методами исследований. Были оценены пространственно-временные изменения мощности деятельного слоя и среднегодовой температуры пород в слое годовых теплооборотов и их тренды как показатель отклика на потепление климата. Проведен региональный анализ изменчивости коэффициента термической устойчивости (Кα) многолетнемерзлых пород в девяти типах местностей по температурным данным на подошвах деятельного слоя и в слое годовых теплооборотов (глубина 10 м). Положительные значения Кα, превышающие 1,0, свидетельствуют о деградации многолетнемерзлых пород, встречаются и отрицательные тренды, которые связаны с изменениями режима снегонакопления и биомассы экосистем. Оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов затрагивает важные аспекты природы окружающей среды и социально-экономической устойчивости Центральной Якутии. Результаты исследований могут быть использованы государственными органами по планированию развития территорий, природоохранными организациями, хозяйствующими субъектами и образовательными заведениями.

Представлены результаты спектроскопии начального участка сверхзвуковой плазменной струи, формируемой с помощью импульсного разряда в капилляре с аблирующей стенкой, выполненной из углеродсодержащего полимера. Выявлены особенности пространственного распределения электронной плотности и интенсивности спектральных компонент, которые, в частности, вызваны высоким значением электронной температуры в «горячей» центральной зоне, превышающем «нормальную» температуру, а также существенной неизобаричностью начального участка сверхзвуковой струи. Зарегистрированные с высоким временным (1—50 мкс) и пространственным (30—50 мкм) разрешением излучательные свойства высокотемпературного ядра струи (интенсивность и контур бальмеровских линий Hα и Hβ, относительные интенсивности ионных линий C II) позволили установить основные закономерности в распределениях давления и температуры в окрестности центрального скачка уплотнения. Благодаря наличию в потоке молекулярных компонентов, проявляющих свои излучательные свойства на периферии струи, удалось получить представление о параметрах плазмы в зоне образования «висячих» скачков уплотнения.