Представлены результаты исследования структуры, физико-механических свойств обладающих высокой твердостью, но в то же время склонностью к расслоению и разрушению из-за высоких остаточных внутренних напряжений алмазоподобных покрытий (АПП) на подслоях различной твердости. Вязкость разрушения определяли методом наноиндентирования и энергетическим методом расчета с использованием кривых подвода-отвода. Для исследования структуры поверхности и области деформации после наноиндентирования использовали атомносиловую микроскопию. Установлено изменение структуры поверхности и шероховатости АПП в зависимости от подслоя. Низкая шероховатость характерна для АПП на медном подслое. Нанесение титанового подслоя приводит к повышению модуля упругости АПП. Микротвердость у обоих покрытий практически одинаковая. АСМ-исследования показали два различных типа деформации АПП после наноиндентирования пирамидой Берковича. Трещина на покрытиях с медным подслоем распространяется вокруг отпечатка индентирования, а на АПП с титановым подслоем – вдоль граней отпечатка. Установлено, что вязкость разрушения у АПП на титановом подслое на 33 % ниже по сравнению с АПП на медном подслое за счет уменьшения релаксации напряжений внутри покрытия. Рассмотренные покрытия воз можно применять в микроэлектронике для защиты от механических повреждений контактирующих и трущихся поверхностей.

Представлены результаты исследований по получению пористого керамоматричного композитного материала C–N/SiC из карбида кремния и допированного азотом наноструктурированного углерода. Материал сформирован посредством прессования микропорошка (1 мкм) карбида кремния и пропитки раствором карбамида (источ ник азота) в фенолформальдегидном лаке (источник углерода), сушки и пиролиза в атмосфере азота. Получена максимальная при 50 °С концентрация карбамида в растворе (16 мас.%) с вязкостью 134,3 мПа·с. Термогравиметрический анализ в азоте высушенного раствора выявил многостадийное разложение с остаточной массой C–N 48 % при 1000 °С. Исследования элементного состава показали содержание азота 1,4 мас.% в композите C–N/SiC (до 7 % от активной массы C–N). В структуре композита углерод-азотный слой C–N (до 12 мас.%), распределенный внутри пор матрицы и покрывающий зерна SiC, является рентгеноаморфным и обладает комплексным наноразмерным рельефом со средним размером пор 1,0–1,5 нм. По данным электрохимических исследований удельная емкость материала C–N/SiC и активного слоя C–N составляет 16,84 и 153,2 Ф/г соответственно, а эквивалентное сопротивление тестовой суперконденсаторной ячейки с электродами C–N/SiC равно 0,567 Ом для образцов с максимальным допированием. Электроды работают по сорбционно-десорбционному механизму накопления и отдачи заряда, что характерно для классического суперконденсатора, работающего на двойном электрическом слое без присутствия окислительно-восстановительных реакций на электродах. Выявлено влияние технологических режимов пиролиза на электрофизические параметры ячейки: более низкие значения температуры пиролиза и давления азота в камере позволяют повысить удельную емкость материала и понизить эквивалентное сопротивление ячейки. Полученные результаты демонстрируют возможность применения C–N/SiC-материала для изготовления электродов суперконденсаторов.

Выполнена оценка существующих технологических решений в области подготовки исходного пита ния установок гранулирования хлористого калия сильвинитовых обогатительных фабрик ОАО «Беларуськалий», соответствия этих решений выработанным теоретическим представлениям и рекомендациям. Установлено, что в отделениях грануляции фабрик с флотационным методом обогащения на этапе гомогенизации шихты по гранулометрическому составу и влажности и при совершенствовании ее кристаллической структуры процесс агломерации частиц происходит недостаточно эффективно вследствие технического несовершенства используемых аппаратовагломераторов. При этом имеет место значительный перерасход структурообразующего реагента по сравнению с количеством, рассчитанным согласно стехиометрии ионов кальция и магния, что приводит к избыточному загрязнению готовой продукции карбонатом натрия. Для устранения выявленного недостатка предложено использовать в качестве аппарата-агломератора специально разработанный для агломерирования хлористого калия турболопастной смеситель-агломератор марки ТЛА-080 производства ЗАО «Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством». Показано, что повышение физико-механических и физико-химических характеристик гранулированного хлористого калия обогатительной фабрики с галургическим методом обогащения может быть обеспечено путем внедрения разработанной технологии структурной агломерации шихты, поступающей в установки гранулирования, в турболопастных смесителях-агломераторах марки ТЛА-080 без использования структурообразующих реагентов.

Указаны факторы возникновения научного направления по изучению закономерностей движения жидкости в каналах с проницаемыми стенками, получившего название «гидравлика переменной массы». Приведены результаты применения положений динамики точки переменной массы для описания течения жидкости в подобного рода магистралях. Отмечена неоправданность обобщения второго закона Ньютона на случай движения точки переменной массы для задач гидродинамики. Охарактеризована функциональность одномерных и многомерных моделей течения в проницаемых каналах, основанных на классических уравнениях механики жидкостей и газов. Обосновано доминирование одномерных моделей в инженерной расчетной практике и показан (с привлечением визуализации течения) ряд противоречий в описании динамики потока. На основе нового кинематического образа (взамен общепринятого − «твердой струи», от которой отделяются или к которой присоединяются частицы жидкости) получено одномерное уравнение движения жидкости в проницаемом канале, в котором коэффициент сопротивления трения является показателем относительной величины диссипации энергии потока. Построена зависимость вошедшего в уравнение коэффициента Кориолиса от режима течения. Исследована структура коэффициента сопротивления трения проницаемого канала с привлечением векторной размерности длины. Показано, что диссипация энергии потока в проницаемом канале как при оттоке, так и при притоке жидкости выше, чем в каналах со сплошными стенками при одинаковых ее расходах. Полученные результаты востребованы при разработке аппаратов химической технологии, ядерных реакторов с микротвэлами, фильтров и теплообменных аппаратов, содержащих каналы с проницаемыми стенками. 

Методом приложения мгновенных точечных источников получено решение задачи теплопроводнос ти при поверхностном нагреве тела в форме полупространства движущимся с постоянной скоростью по прямолинейной траектории равномерно распределенным высококонцентрированным тепловым потоком с различной формой пятна нагрева при постоянных теплофизических характеристиках материала. Исследовано влияние режимов температурного нагружения и формы пятна нагрева на тепловые процессы в зоне термического влияния. Построены поверхности и линии уровня температуры для различных моментов времени и скоростных режимов нагружения в разных плоскостях зоны нагрева. Приведены зависимости от времени температур, скоростей нагрева и охлаждения для точек тела. Недостатки используемых методов линейной теплопроводности, отсутствие прямого учета в расчетной схеме зоны поверхностного расплава материала не позволяют достоверно оценивать влияние режимов термообработки на изменение свойств материала, ориентируясь только на уровень максимальной расчетной температуры. В связи с этим структурообразование металла в зоне теплового воздействия предложено связывать с тепловым импульсом, то есть полной тепловой энергией, воспринятой материалом в данной точке тела, а также с введенным в рассмотрение эффективным импульсом структуризации, характеризующим энергию, затрачиваемую на процесс структурных превращений материала, и временем структуризации в точке и некотором объеме тела. Представлены зависимости этих величин от скорости движения и формы пятна нагрева. Рассмотренные подходы могут быть применены к различным металлам и сплавам. Результаты исследований могут использоваться для разработки более эффективных методик определения оптимальных режимов поверхностного упрочнения металлоизделий высокоэнергетическим источником.

Для совершенствования технологии тушения пожара огнетушащим порошком проведен анализ механизмов тушения пожара данным веществом, основанных на физико-химических процессах прерывания цепных реакций горения. Выполнена оценка эффективности механизмов гетерогенного и гомогенного ингибирования частицами порошка активных частиц пламени с учетом скорости их образования, а также сопоставление их вкладов в результат тушения пожара. Проведено математическое моделирование механизмов гетерогенного и гомогенного ингибирования частицами огнетушащего порошка активных частиц пламени с учетом скорости их образования. Получены теоретические зависимости скоростей реакций гетерогенного и гомогенного ингибирования активных частиц пламени от дисперсных характеристик частиц порошка, времени пребывания их в зоне горения и характерных длительностей реакций. Установлено, что условием эффективного восстановления активных частиц пламени рассматриваемыми механизмами является превышение времени взаимодействия частиц порошка с активными частицами пламени над длительностями реакций ингибирования, а также превышение скоростей данных реакций скорости их образования. Скорость восстановления активных частиц пламени зависит от размеров частиц огнетушащего порошка: чем меньше размер частиц порошка, тем больше скорость восстановления. Такая зависимость наблюдается в явном виде для механизма гетерогенного ингибирования активных частиц пламени и в неявном виде для механизма гомогенного ингибирования через зависимость скорости термообразования радикалов оксидов металлов огнетушащего порошка, участвующих в данном процессе, от размеров частиц порошка. Наличие двух стадий в реализации механизма гомогенного ингибирования активных частиц пламени (термообразования радикалов оксидов металлов применяемых порошковых веществ и собственно самого процесса ингибирования) позволяет считать данный механизм восстановления активных частиц более длительным, чем механизм гетерогенного ингибирования, а следовательно, не вносящим существенного вклада в химический процесс тушения пожара. Результаты работы могут быть применены при разработке составов огнетушащих порошков, а также в пожаротушении для выбора оптимальной скорости подачи огнетушащего порошка в очаг пожара.

Исследовано влияние напряжения питания на величину фотосигнала и отношение сигнал/шум при изменении угла падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность кремниевых фотоумножителей Ketek РМ 3325, ON Semi FC 30035 и КОФ5-1035. Приведена схема установки и методика исследования. Выполнены измерения зависимостей величины фотосигнала исследуемых фотоприемников от величины перенапряжения, определены значения отношения сигнал/шум. Установлено, что плоский угол зрения кремниевых фотоумножителей зависит от напряжения питания фотоприемника. Приведены диаграммы изменения величины фотосигнала от углов падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность фотоприемников. Установлено, что для напряжений питания, превышающих напряжение пробоя не более чем на 1 В, наблюдается уменьшение фотосигнала в пределах плоского угла зрения до уровня 60 % от его максимального значения для КОФ5-1035 и до уровня 80 % для Ketek РМ 3325 и ON Semi FC 30035.  Получены зависимости отношения сигнал/шум от угла падения оптического излучения на фоточувствительную поверхность при различных перенапряжения. Результаты данной статьи могут найти применение при разработке и конструировании приборов и устройств для регистрации оптического излучения на основе кремниевых фотоумножителей.