Проведен всесторонний анализ аддитивных технологий 3D-печати полимерно-керамическими ком­ позитами (ПКК). Особое внимание уделено преимуществам данных материалов, ограничениям и перспективам их использования в медицине, авиационно-космической отрасли и электронике. Систематизированы методы аддитивного производства, применимые для ПКК, включая технологии моделирования методом послойного наплавления (FDM), стереолитографии (SLA) и литографического формирования керамики (LCM). Представлен детальный обзор коммерческих и экспериментальных композиций, показаны оптимальные диапазоны содержания наполнителя, параметры печати и режимы постобработки. Сравнительные данные демонстрируют, что введение керамических добавок повышает механическую прочность, термостойкость и функциональные характеристики, но сопровождается технологическими сложностями – ростом вязкости материала, абразивным износом сопел и усадкой при спекании. Анализ текущих промышленных внедрений подтверждает растущий потенциал ПКК для биомедицины, энергетики и высокотехнологичных отраслей. Полимерно-керамические композиты, полученные методами аддитивного производства, обеспечивают уникальное сочетание технологичности полимеров и эксплуатационных свойств керамики. Несмотря на технологические трудности, достижения в области разработки составов материалов, проектирования оборудования и цифровой интеграции стремительно расширяют сферу применения ПКК. Дальнейшая оптимизация составов, параметров печати и гибридных методов производства ускорит переход полимерно-керамической 3D-печати от лабораторных исследований к широкомасштабному промышленному использованию.

Исследованы структурные особенности и определены механические свойства композиционных угле­ родных покрытий, сформированных из плазменных потоков сложного состава, которые генерируются импульсным электродуговым и электроискровым испарением в присутствии молекулярного азота. Концентрация азота в покры­ тии варьировалась путем изменения значения его парциального давления в остаточной атмосфере вакуумной камеры. Установлено, что азотирование при парциальном давлении азота 0,08 Па углеродных покрытий, легированных цирконием и кремнием, приводит к увеличению дисперсности, уменьшению их шероховатости и размеров отдельных структурных образований. Средствами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии определены особенности процессов химического взаимодействия. Азотирование способствует увеличению степени структурной упорядоченности sp²-кластеров, образованию соединений на основе CNx, нитридов легирующих элементов и росту соотношения sp³/sp²-гибридизированных атомов углерода, что приводит к увеличению нанотвердости композиционных углеродных покрытий до 15,3 ГПа. Показано, что образование твердых фаз на основе карбидов и нитридов легирую­ щих элементов обусловливает увеличение значений коэффициентов трения и объемного изнашивания контртела при азотировании композиционных углеродных покрытий. Установлен химический состав композиционных углеродных покрытий, обеспечивающий оптимальное сочетание их нанотвердости и триботехнических свойств за счет наиболее высокой доли кластеров на основе Csp²–N-связей, трансформирующихся при трении в графит, который выполняет роль твердой смазки. Полученные результаты могут быть использованы при модифицировании поверхности металлообрабатывающего инструмента и деталей специализированной оснастки с целью улучшения их механических характеристик и увеличения срока эксплуатации. 

Методом магнетронного распыления композиционной мишени состава MoSi₂ + 20 мас.% SiC получены тонкие пленки с квазиаморфной мелкодисперсной структурой и размером кристаллитов 1–3 нм. Проведено исследование влияния температуры и продолжительности отжига на поверхностное электрическое сопротивление, структуру и фазовый состав данных пленок, которое позволило установить взаимосвязь между структурно-фазовым состоянием и величиной поверхностного сопротивления пленок. Определено, что отжиг свежеосажденных пленок при температуре выше 700 °С приводит к уменьшению величины их поверхностного сопротивления в 2,5–3 раза, а при температуре термической обработки 900 °С данная характеристика стабилизируется. На основе результатов электронографического анализа и резистивных свойств пленок установлено, что изменение поверхностного электрического сопротивления обусловлено эволюцией структуры от квазиамофной до поликристаллической. Показано, что образование стабильных фаз MoSi₂ и Mo₅Si₃ тетрагональной модификации, а также SiC гексагональной модификации после термообработки обеспечивает стабилизацию электрических свойств пленок. Установлено, что оптимальными условиями отжига допустимо считать температуру 900 °С и продолжительность термической обработки 3 ч, при которых есть вероятность стабилизации поверхностного сопротивления, структуры и фазового состава пленок. Полученные результаты могут быть использованы при создании высокоэффективных тонкопленочных ИК-излучателей, применяемых в качестве источников света в газовых микроанализаторах.

Для повышения эффективности электролитно-плазменной обработки разработаны режимы, основанные на использовании управляемых импульсов. Режимы реализуются путем чередования импульсов высокого напряжения, соответствующего электролитно-плазменной области, и бестоковых пауз между ними. Повышение эффективности импульсных режимов по сравнению с традиционной обработкой на постоянном токе достигается за счет интенсивного съема металла во время электрохимического процесса, протекающего в начальный момент включения импульса высокого напряжения (в стадии формирования парогазовой оболочки), и оптимизации продолжительности электролитно-плазменного процесса, при котором обеспечивается высокое качество поверхности. По результатам исследования влияния временных параметров управляемых импульсов на съем металла и качество формируемой поверхности установлены режимы, обеспечивающие высокую эффективность снижения шероховатости при низких энергетических затратах. Применение схемы, при которой управляемые импульсы высокого напряжения с длительностью 2–5 мс и амплитудой, соответствующей электролитно-плазменному процессу (300 В), чередуются с бестоковыми паузами длительностью 0,05 мс, обеспечивает существенное повышение интенсивности снижения шероховатости по сравнению с обработкой на постоянном токе. В результате для снижения шероховатости на величину, эквивалентную обработке на постоянном токе с продолжительностью 5 мин, общие затраты электроэнергии снижаются на 28–32 %. На основании полученных результатов разработаны и внедрены в производство энергоэффективные процессы импульсной электролитно-плазменной обработки для повышения качества поверхности и формообразования изделий медицинского и машиностроительного назначения из металлических материалов.

Разработано экспериментальное оборудование для получения древесного угля из остатков лесопиления методом термохимической конверсии биомассы в бескислородной среде. Особенностью данного оборудования является проведение процесса термоконверсии древесного сырья в камере пиролиза, оснащенной источниками сверхвысокочастотного электромагнитного поля (СВЧ). Пиролизное оборудование включает в себя блок получения генераторного газа из органических отходов, блок пиролиза древесины, систему продувки камеры пиролиза инертным газом, камеру дожига газовой смеси генераторного газа и пирогаза, блок регулирования температуры продуктов горения, теплообменник, дымосос, систему управления и контроля за работой пиролизной установки и дымовую трубу. В качестве источников СВЧ использовали магнетроны. Приведено описание методики проведенных испытаний оборудования по получению древесного угля в присутствии и в отсутствие СВЧ. В ходе испытаний использовалась древесина твердолиственных пород (колотые дрова клена). Результаты исследования указывают на то, что использование СВЧ позволяет повысить скорость процесса термохимической деструкции древесины, увеличить производительность оборудования для выработки древесного угля, а также получить больший выход древесного угля на единицу массы исходной древесины, сырье или продукт с большей теплотворной способностью и меньшей зольностью. Так, производительность экспериментальной пиролизной установки при отсутствии СВЧ составила 1,42 кг/ч, а в присутствии СВЧ – 1,73 кг/ч, увеличение составило 22 %. Разработанная технология получения древесного угля термическим пиролизом в присутствии СВЧ является экономически и энергетически перспективной. 

Представлены результаты статистического синтеза алгоритма сегментации изображений воздушных объектов, основанного на байесовском критерии максимума апостериорной вероятности. Ключевой особенно­стью алгоритма является использование информации о начальном выборе объекта оператором для формирования априорного пространственного распределения координат, что позволяет эффективно учитывать геометрические огра­ничения на перемещение объекта между соседними кадрами видеопоследовательности. Разработан двухэтапный подход к решению задачи классификации пикселей и оценивания координат объекта, при котором пространственная информация интегрируется непосредственно в решающее правило сегментации через гауссову модель распределения вероятностей. Получены аналитические выражения для оптимального решающего правила в виде сравнения логарифма отношения правдоподобия, включающего яркостную и пространственную компоненты. Полученный алгоритм позволяет повысить качество сегментации и точность измерения координат в условиях изменяющегося освещения, что критически важно для систем автоматического сопровождения воздушных объектов в задачах мониторинга воздушного пространства и управления траекториями полета. 

Ионной имплантацией Se (3,1 · 10¹⁵ см^–2, 140 кэВ) с последующими тремя типами изотермической тер­ мообработки и с использованием импульсного лазерного отжига (ИЛО, 70 нс, 2 Дж/см²) получены гипердопированные селеном слои кремния на кремнии. Резерфордовское обратное рассеяние (РОР) ионов He+ в случайном и каналированном режимах и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) использовались для анализа структурного состояния, распределения концентрации внедренной примеси и примеси в узлах кристаллической решетки Si по глубине до и после термообработок. Результаты, полученные методом РОР, свидетельствуют о том, что после ИЛО 72 % внедренной примеси находится в замещающем положении, часть ее уходит на поверхность. При изотермических отжигах ~ 50 % атомов Se попадает в узлы решетки Si, часть их уходит на сток на глубине, соответствующей исходному интерфейсу аморфный слой – кристалл до термообработки. Заметное увеличение оптического поглощения (~ 20 %) в ИК-диапазоне (1,1–2,5 мкм) зарегистрировано только при ИЛО имплантированного слоя, а для изотермических отжигов оно не превышало 1–2 %. Результаты исследований свидетельствуют о том, что большая часть атомов Se в узлах решетки кремниевой матрицы после равновесных термообработок находится в электрически неактивных состояниях. Такой эффект можно объяснить формированием большого количества нейтральных комплексов атомов селена, когда они встраиваются в соседние узлы кремниевой решетки и образуют ковалентные связи друг с другом. Сверхпересыщенные селеном слои кремния являются перспективным материалом для изготовления эффективных широкополосных фотоприемников и солнечных элементов со встроенной промежуточной подзоной в запрещенной зоне кремния. 

Методом прямой диффузии изучена миграция радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁸⁵Sr в образце глины месторождения «Марковское» Гомельской области (сухая плотность 1400 ^кг/м3) в зависимости от минерализации порового раствора. Образцы глины увлажняли путем добавления дистиллированной воды и модельного минерализованного раствора. Данный минерализованный раствор моделировал химический состав поровой воды образца глины в случае проникновения атмосферных осадков в пункт захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) и их последовательного прохождения через материалы физических барьеров: бетон – Na-бентонит (буферная засыпка) – бетон. По результатам экспериментов определены значения кажущихся коэффициентов диффузии (D_a) ¹³⁷Cs и ⁸⁵Sr в образце глины, которые составили: для дистиллированной воды – (1,5 ± 0,1) · 10–12 м²/с для ¹³⁷Cs и (3,8 ± 0,2) · 10^–11 м²/с для ⁸⁵Sr; для минерализованного раствора – (1,6 ± 0,1) · 10^–12 м²/с для ¹³⁷Cs и (6,3 ± 0,3) · 10^–11 м²/с для ⁸⁵Sr. Установлено, что с увеличе­ нием минерализации порового раствора образца глины среднее значение D_a ⁸⁵Sr возрастает в 1,7 раза, а среднее значение D_a ¹³⁷Cs не изменяется в пределах погрешности экспериментов. Влияние минерализации влаги на изменение диффузии ⁸⁵Sr в глине необходимо учитывать при ее использовании в составе подстилающего экрана пункта захоронения низко- и среднеактивных отходов АЭС, так как это будет способствовать увеличению вероятности миграции стронция за его пределы. Необходимо предусмотреть технологические решения, позволяющие ограничить или снизить доступ влаги в ПЗРО, а также увеличить время диффузии в глине посредством увеличения толщины подстилающего экрана. Полученные экспериментальные данные подтверждают, что глина месторождения «Марковское» Гомельской области перспективна для использования в составе подстилающего экрана при строительстве ПЗРО.