Архив статей журнала
Экспериментально исследована возможность получения нанокристаллической целлюлозы (НКЦ) путем газоразрядной обработки водных суспензий микрокристаллической целлюлозы или фильтровальной бумаги. Для обработки использовали разряд постоянного тока при атмосферном давлении с водным катодом при токе разряда 35 мА и напряжении горения 1500 В. Найдено, что плазмохимическая обработка цел-люлозосодержащего материала в воде без использования других реагентов приводит к выделению НКЦ с относительно большими размерами частиц и небольшим поверхностным зарядом.
В работе рассмотрены вопросы лазерного плазмохимического травления материалов электронной техники на примере разделения пластин алмаза и сапфира на кристаллы. В основе разработанного метода лежит физическое явление – оптический пробой в специально подобранных газовых средах, в которых поджигается плазма и производится плазмохимическое травление материалов подложек (пластин) с образованием летучих продуктов химических реакций и их эвакуацией с помощью вакуумной системы. Работы проводились в диапазоне рабочих давлений 110-3–110-1 Торр. В качестве рабочих сред использовались фторидные системы: (SF6 + O2; CClF3 + O2; F2 и т. д.), чистый кислород (О2) и водород (Н2). Обе системы – фторидная и кислородная «работают» хорошо для алмаза. Водородная система предпочтительна для сапфира.
На сегодняшний день одной из важных и актуальных задач науки аэродинамики является исследование и оптимизация аэродинамических характеристик форм тел в потоке газа. Данная проблема возникает при проектировании летательных аппаратов и различных судов и связана с рациональным выбором формы профиля по большому количеству различных характеристик и, в частности, по величине аэродинамического сопротивления.
В данной работе описываются методы оптимизации осесимметричного аэродинамического профиля в стационарном ламинарном невязком потоке газа под различны-ми углами атаки. Предлагаемый метод решения подобной проблемы оптимизации и численного исследования аэродинамических характеристик описанного тела в потоке является актуальным ввиду сложности ее решения, например, традиционными методами на основе системы дифференциальных уравнений Навье-Стокса. Экспериментальные методы имеют своей основой дорогостоящие и затратные по времени инструменты, не гарантирующие нахождение оптимума. Такой вычислительный инструмент, например, как Ansys Fluent хорошо приспособлен для решения подобных задач гидроаэродинамики и позволяет не только ускорить и удешевить процесс проведения вычислительного эксперимента, но и повысить эффективность его проведения.
В статье описывается процесс поиска оптимума, сводящийся к минимизации лобового сопротивления ранее описанного нами осесимметричного профиля. Также приводится описание параметризации геометрии профиля крыла и его анализ посредством предлагаемого программного комплекса.
Результатом проведенного численного исследования является полученное описание аэродинамических характеристик оптимизированной формы профиля для различных скоростей потока газа.
Приведены результаты исследования взаимосвязи световых характеристик цезиевого импульсно-периодического разряда с режимами электрического питания газоразрядной лампы. Разработано техническое решение генератора коротких (10 мкс) биполярных импульсов тока в виде серии из нескольких импульсов с регулируемыми паузами между сериями, на котором проведено сопоставление характеристик импульсно-периодического разряда с параметрами лампы в режимах одиночных импульсов длительностью, соответствующей временной протяженности серии. В случае импульсно-периодического разряда с биполярными импульсами установлено, что достигнутое значение светоотдачи = 50 лм/Вт существенно ниже максимума (63 лм/Вт), полученного при работе лампы в режиме одиночных импульсов с пиковым током 40 А.
В то же время показано, что при одинаковых пиковых значениях тока (20 А) зависимость светоотдачи от электрической мощности лампы в обоих режимах оказывается практически идентичной, что позволяет создать компактную пускорегулирующую аппаратуру для цезиевых ламп импульсно-периодического разряда.
Приведены результаты разработки волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) аналогового сигнала в диапазоне частот 0,1–40 ГГц. Разработанная ВОСП позволяет осуществлять передачу модулированного по амплитуде оптического излучения с длиной волны 1,31 мкм. Система включает передающий и приемный оптоэлектронный модули. Корпуса модулей выполнены герметичными и имеют компактные размеры.
В передающий модуль интегрированы системы контроля температуры и мощности лазера. Для функционирования ВОСП дополнительных внешних элементов управления не требуется. Вход и выход системы согласованы на импеданс 50 Ом. Разработанная система может применяться для передачи сигнала с частотой до 50 ГГц.
Проведен сравнительный анализ современных отечественных и зарубежных адаптивных оптико-электронных систем для разных задач адаптивной оптики, работающих по методам фазового сопряжения и апертурного зондирования. Впервые предлагается оценка работоспособности адаптивной оптико-электронной системы на основе обработки характеристик оптического изображения с учетом параметров турбулентной атмосферы. Предложенный подход позволит детектировать изображения удаленных объектов с высоким оптическим разрешением. Проведено макетирование лабораторной установки для проверки предложенных схемотехнических решений. Предложены критерии оценки качества оптического изображения и показано их работоспособность.
Исследованы гранулометрические и теплофизические характеристики порошков SiC-шихты, а также ультрачистого порошка (GMF-CVD, Japan). Шихта получена методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Показано, что отечественный SiC дисперсный материал по ряду характеристик не уступает зарубежным аналогам и может с успехом применяться для промышленного производства монокристаллического SiC. По результатам исследований разработан процесс, на основе которого из синтезированных порошков выращен объемный монокристалл SiC диаметром 100 мм.
Исследована возможность формирования пленок силицидов металлов ионными методами, реализованными с помощью ионно-плазменного распыления в устройстве на основе пеннинговского разряда, а также комбинацией методов термического испарения металлов в высоком вакууме с ассистированием ионным пучком кремния. Установлен механизм образования силицидных пленок на различных подложках при сравнительно низкой температуре подложек до 300 оС в условиях ограниченного воздействия плазмы. Изготовлены экспериментальные образцы на основе силицидов Mo, W, W-Re, Ti в широком диапазоне сопротивлений 20–600 Ом/□ с температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) менее 10-4 град-1, что позволяет их рекомендовать в качестве проводящих и резистивных слоев для элементов микро- и наноэлектроники. Параметры методов с ассистированием ионными пучками были установлены с помощью моделирования процессов внедрения ионов, осаждения титана с учетом распыления и последующей экспериментальной отработкой режимов при получении пленок силицидов титана. При отжиге при 700 оС состав пленок был близок к дисилициду титана, сопротивление образцов уменьшилось до 1,6 Ом/□, что позволяет рекомендовать разработанные ионные методы в КМОП-технологиях.
Выполнено численное моделирование по наработке окислов азота NO и NO2 в импульсно-периодическом режиме в воздухе атмосферного давления для четырех различных временных зависимостей мощности энерговклада. Показана временная динамика температуры в центре разрядного промежутка и абсолютного числа частиц оксидов азота NO и NO2. Обнаружено, что число наработанных частиц NO выходит на стационар практически сразу после прекращения действия импульса, в то время как число частиц NO2 продолжает монотонно расти. Результаты исследований могут быть востребованы в области создания генераторов окислов азота для медицинских приложений.
В лабораторных условиях проведены испытания защитного тонкослойного покрытия металлических поверхностей, созданного с помощью оксида титана, от развития плесневых грибов. В результате исследований в течение 28 суток показана 100 % инактивация микромицетов на защищенной поверхности металлических образцов в условиях благоприятных для роста грибов при моделировании минерального и органического загрязнения.
Оптико-акустические приемники (ОАП) излучения имеют эквивалентную мощность шума (NEP) 1,410-10 Вт/Гц1/2 в спектральном диапазоне 0,3–10000 мкм и не требуют вакуумирования и термостабилизации. Диапазон исследуемых с помощью ОАП сигналов охватывает как постоянные потоки ИК- и ТГц-излучения мощностью до 10-11 Ватт, изменения температуры на 10-6–10-7 K, так и фемтосекундные тераваттные лазерные импульсы. Основным недостатком ОАП является сверхчувствительность к вибрациям. Показано, что гибкая мембрана, выполняющая роль датчика давления, одновременно является акселерометром в котором сила, действующая на мембрану определяется её инерционной массой. Так как однослойный графен (SLG) является самым легким конструкционным материалом с поверхностной плотностью 0,7710-7 г/см2, использование гибкой мембраны из SLG обеспечивает снижение восприимчивости ОАП к акустическим и вибрационным шумам более чем на три порядка без применения каких либо устройств виброзащиты.
Методами диффузии, эпитаксии и ионной бомбардировки получают полупроводниковые слои, в которых содержание примесей и, следовательно, проводимость изменяются с глубиной. В работе предложена методика измерения сопротивления контактов к неоднородным по глубине полупроводниковым структурам. Предлагаемая методика также позволяет быстро производить измерения электропроводимости образцов. Теоретическое обоснование методики произведено путем решения краевых задач электродинамики с соответствующими граничными условиями. Решены задачи для случая, когда электропроводимость в образце изменяется с глубиной по экспоненциальному закону, а также описывается функцией распределения Гаусса.