В настоящем учебнике излагаются физические основы нанотехнологий. Книга cocтoит из трех относительно самостоятельных частей. Первая часть посвящена рассмотрению физических явлений и описывающих их законов и положений, относящихся к плазменному состоянию вещества. Также изучается еще один раздел, имеющий принципиальное значение для создания нанотехнологий, — область физики, связанная с конденсированным состоянием вещества в наномасштабных областях пространства. Имеются в виду наноструктуры как таковые, а также входящие в состав макрообразцов, прежде всего у поверхности твердых тел. Основополагающие идеи, относящиеся к физике микро- и наномира материальных тел, находящихся в твердом и жидком состояниях, нашли отражение во второй части учебника. В третьей части излагаются новые теоретические и экспериментальные методы исследования многоэлектронных систем. В написании учебника широко использовался материал обзорных статей, опубликованных в журнале «Успехи физических наук». Книга предназначена для студентов старших курсов, обучающихся по направлениям, готовящим инженерно-технических работников промышленных производств, а также научных сотрудников для научно-исследовательских организаций. Она может использоваться и для других специальностей естественно-научного и технического направления обучения в вузах, где читаются курсы, связанные с физическими явлениями материального мира нано- и микромасштабов; будет также полезна преподавателям соответствующих дисциплин и всем, кто увлекается физикой и интересуется ее современным состоянием.

В монографии впервые обобщены результаты исследований по распределению наноразмерных частиц в двухфазных системах. Приводятся достаточно подробные описания методик экспериментальных исследований. Это позволит в будущем исследователям этих процессов корректнее проводить эксперименты и получать достоверные данные. Теоретические модели и результаты расчетов, приведенные в монографии, фиксируют возможные подходы к описанию процессов распределения наночастиц в двухфазных системах. Эти исследования станут «центром кристаллизации» и будут развиваться далее за счет формулировки более точных теоретических моделей и подходов. Изучение поведения наноразмерных частиц в двухфазных системах позволит сформулировать новые теоретические подходы к описанию перехода систем частиц от молекулярных к надмолекулярным размерам и дать новые подходы для формулирования принципа перехода количества в качество в теории растворов и фазовых переходов. Для химиков-технологов откроются новые особенности технологических процессов как в нанотехнологиях, так и в традиционных технологиях, но с учетом наноразмерных частиц в составе реакционных смесей и фаз. В монографии представлен новый метод разделения -термодистилляция. Показаны его возможности в ряде практических задач. Монография будет полезна для специалистов разного профиля, работающих в области физической химии и химической технологии, в том числе над реализацией нанотехнологий в различных областях науки и техники, а также студентам вузов при изучении курса «Нанотехнологий», «Нанотехнологий в наноэлектронике и оптике», «Микро- и наноэлектроника».

В учебном издании, написанном специалистами из Германии, Австралии и других стран, рассмотрены теоретические основы и примеры практического применения электроаналитических методов для решения конкретных задач химии, физики, биологии, материаловедения, охраны окружающей среды. Большое внимание уделено новым направлениям — импульсным методам вольтамперометрии, хронокулонометрии, импедансной спектроскопии, применению спектроскопии в УФ-, видимой и ИК-областях для изучения электродных реакций, а также электрохимии твердых частиц и материалов. Обсуждаются аппаратурные требования при выполнении электроаналитических измерений. Для студентов химических вузов, аспирантов и преподавателей, научных работников и специалистов, которые применяют электрохимические методы.

В книге подробно изложены результаты исследования протонных проводников различных классов, дан обзор твердых электролитов с проводимостью по ионам кислорода, фтора, хлора и серы. Отдельный раздел посвящен изучению композитных суперионных материалов. Большое внимание уделяется теоретическим вопросам, связанным с фазовыми переходами в суперионное состояние, микроскопике быстрого ионного транспорта в твердых телах, компьютерному моделированию в твердых электролитах. Рассмотрены особенности электронного переноса в твердых электролитах и обсуждены основные характеристики материалов со смешанным ионно-электронным типом проводимости. Последний раздел книги посвящен вопросам использования твердых электролитов в различных приборах и устройствах, таких, как аккумуляторы, преобразователи информации, сенсоры и топливные элементы. Книга предназначена для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в различных областях химии и физики твердого тела, электрохимии и материаловедении.

Учебное пособие создано на основе курсов лекций в Стэнфордском Университете и посвящено физико-техническим аспектам «новой энергетики». Руководство исчерпывающе излагает современную проблематику тепловых машин (включая двигатель Стирлинга, термоэлектричество и преобразователи энергии океана); водородную энергетику от производства и аккумулирования водорода до топливных элементов; прямое использование солнечной радиации и через биомассу; ветроэнергетику и использование океанских приливов и течений. Все главы книги снабжены большим количеством задач для самостоятельного решения, что делает её уникальным в мировой литературе источником для самообразования. Для студентов и преподавателей инженерно-физических и энергетических факультетов, исследователей и разработчиков, специалистов-энергетиков.

Учебно-справочное руководство, написанное известным датским специалистом, занимает особое место в ряду книг, посвященных вопросам «альтернативной энергетики». Хорошо известно, что прежде чем любая новая энергетическая система окажется внедрённой, должны быть решены проблемы преобразования, передачи и хранения энергии. Пособие знакомит читателя с рядом эффективных стратегий и методов преобразования, передачи и хранения самых разных видов возобновляемой энергии. Будучи одновременно всесторонней и краткой в изложении, данная книга охватывает такие источники возобновляемой энергии, как геотермальные воды, биомасса, механические колебания и волны, солнечное тепло, солнечное излучение, электрохимическая энергия и энергия ветра. При описании передачи и хранения тепла, энергии и топлива приводятся характеристики самых разнообразных устройств от маховиков и хранилищ водорода до батарей. Предназначена для студентов и преподавателей инженерно-физических и энергетических специальностей, а также инженеров-разработчиков.

Изложены физико-химические основы цементации амальгамами металлов с различной растворимостью в ртути. Рассматривая цементацию как электрохимический процесс, состоящий из двух сопряженных реакций (катодной и анодной), автор широко привлекает для выявления особенностей и закономерностей процесса экспериментальные данные по катодному восстановлению ионов цементируемых и анодному окислению цементирующих металлов. Приведены данные по практическому использованию цементации и аналитической химии, в технологических процессах получения и разделения цветных и редких металлов амальгамными методами, в препаративной химии. Монография предназначена для специалистов в области амальгамной химии, электрохимии, амальгамной металлургии.

Настоящий сборник составлен из научных докладов, представленных на IV международном Крейнделевском семинаре «Плазменная эмиссионная электроника». Научные публикации свидетельствуют, насколько успешно решались научные задачи по фундаментальным и прикладным проблемам плазменной эмиссионной электроники в интервале между третьим и четвертым семинарами. Хотя публикации не претендуют на полный охват выполненных исследований, но они дают определенное представление о научных приоритетах в области плазменной эмиссионной электроники, а также в достаточной мере влияют на развитие техники плазменных источников электронов и ионов и их применение, всестороннее изучение различных видов разрядов в газах, эмиссионных свойств газоразрядной плазмы, принципов извлечения электронов и ионов из плазмы и их диагностики, устанавливают ряд общих закономерностей физической природы ре-рядов и плазменных процессов и явлений. Фундаментальные исследования в области плазменной эмиссионной электроники приобрели особое значение в связи с широким практическим выходом результатов исследований на создание новых функциональных наноструктурированных покрытий, передовых технологий модификации материалов на основе применения электронных и ионных пучков и газоразрядной плазмы, современного электровакуумного оборудования, видов техники и технологии нового поколения на основе плазменных эмиттеров заряженных частиц и генераторов плазмы. Сборник полезен специалистам по газовым разрядам, плазменным источникам заряженных частиц, генераторам плазмы, электронным, ионным и плазменным технологиям, аспирантам и студентам-физикам.

Методом Оже-спектроскопии определен элементный состав поверхности трения металлических композитов, содержащих 10% (об.) графита. Установлено, что после трения без смазки содержание углерода и кислорода в поверхностном слое достигает 40-80% (ат.) и 5-40% (ат.) соответственно. показано, что простой элементный состав структурных составляющих композитов приводит к более высокой износостойкости.

Методом Оже-спектрометрии определено содержание основных химических элементов в контактном слое металлических графитосодержащих композитов после трения при контактной плотности тока более 100 А/см2. Концентрация углерода в поверхностном слое графитосодержащих композитов на глубине до 50 нм может достигать 40 ат.% и более. Рентгеновским фазовым анализом установлено, что на поверхности трения образуются оксиды или раствор кислорода в зависимости от основы композита. образование оксида FeO в контактном слое соответствует более высоким износостойкости и электропроводности контакта, чем в случае образования раствора кислорода.

В монографии приведены последние данные по созданию радиационно-стимулированных источников энергии с использованием различных изотопов. Приводятся экспериментальные данные по физическому моделированию бетавольтаического эффекта на электронном микроскопе, которые позволили построить и верифицировать модель источника тока. Приведены авторские экспериментальные и численные результаты исследования бетавольтаического эффекта с использованием изотопа 63Ni на p-n структурах, сформированных на моно- и микроканальном кремнии. В работе впервые описывается эффект влияния зарядки на процесс генерации носителей тока.

В книге обобщены многочисленные исследования в области химии 1-элементоорганил-1-бутен-3-инам - перспективных продуктов переработки диацетилена, образующегося при электрокрекинге, окислительном пиролизе метана и при получении ацетилена плазмохимическим методом. С помощью спектральных данных проанализированы закономерности влияиния строения на их реакционную способность. Показаны способы их превращения в природные и синтетические биологически активные вещества и реагенты для флотации. Кроме описанного материала книга содержит методики препаративного синтеза наиболее доступных и перспективных веществ. Монография предназначена аспирантам и специалистам химии непредельных соединений, а также может быть полезна студентам химических специальностей вузов.

Представлены избранные научные работы члена-корреспондента РАН Ю.А. Котова, выполненные под его руководством и с его участием в Томском политехническом институте, Институте сильноточной электроники СО РАН, Институте электрофизики УрО РАН в 1965-2010 гг. Работы охватывают широкий круг тем: электрический взрыв проводников; инициирование детонации; электровзрывные, взрывные, плазменные и полупроводниковые прерыватели тока; генераторы высоковольтных импульсов напряжения, электронных пучков, тормозного излучения; получение нанопорошков электрофизическими методами; применение нанопорошков в создании новых материалов и изделий. Для специалистов по импульсной энергетике и электрофизике, материаловедению наноструктурных материалов, а также студентов соответствующих специальностей.

Получены зависимости электропроводности контакта и интенсивности изнашивания металлических материалов от плотности электрического тока в условиях трения скольжения. Установлено, что легирование основы материала приводит к ускорению разрушения поверхности трения. Методом оже-спектрометрии определено присутствие кислорода около 40 ат. % в поверхностном слое. Методом рентгенографии показано, что в поверхностном слое формируется оксид FeO, который способствует увеличению электропроводности контакта.

Трение микрогетерогенных композитов на основе TiC проведено при нагрузке выше 100 МПа в смазочной среде. Скольжение металлических электроконтактных материалов осуществлено при плотности тока выше 100 А/см2 без смазки. Показано, что при высоких нагрузках давлением или электрическим током износ поверхности трения увеличивается при увеличении количества легирующих атомов или числа фаз в первичной структуре материала.

Определены электропроводность и интенсивность изнашивания скользящего электроконтакта в среде воздуха или в среде глицерина, или в среде электролита при контактной плотности тока более 100 А/см2. Установлено, что при контактном давлении 0,13 МПа наблюдается высокий электроэрозионный износ материалов пары трения. Увеличение контактного давления до 0,64 МПа способствует уменьшению электроэрозионного износа и увеличению износостойкости контакта. Показано увеличение электропроводности контакта в процессе нанесения электролитического покрытия при контактной плотности тока около 400 А/см2. Представлены оптические изображения слоёв вторичных структур, формирующихся при трении в любой среде.

Представлены токовые зависимости электропроводности и интенсивности изнашивания электроконтакта сталь/сталь 45 в условиях скольжения без смазки при плотности тока более 100 А/см2. Установлено, что увеличение содержания легирующих элементов или упрочняющих фаз в первичной структуре стали приводит к низкой прочности поверхностного слоя, что проявляется в высокой интенсивности изнашивания контакта и в катастрофическом изнашивании при низкой плотности тока.

В книге подробно рассмотрены физические процессы в вакуумной дуге на различных фазах ее развития. Анализ этих процессов позволяет наметить пути наиболее рационального выбора материалов вакуумных коммутационных элементов и их конструкции в зависимости от требуемых параметров и условий работы.В первой главе подробно рассмотрены вопросы, связанные с электрической прочностью вакуумного промежутка в статическом и динамическом режиме. Вторая глава посвящена рассмотрению процессов, определяющих протекание тока через замкнутые контакты. В третьей главе изложены основные экспериментальные и теоретические результаты, полученные при изучении катодных и анодных явлений в вакуумной дуге. Наконец, четвертая глава посвящена процессам тепло- и массопереноса при коммутации электрического тока в вакууме.

Изложены теория и практика массообмена в капиллярно-пористых средах. Последовательно рассмотрены: пропитка капиллярно-пористых объектов, диффузионное извлечение растворимого вещества, гетерогенные взаимодействия в капиллярах, адсорбция, извлечение распределенных в пористой среде веществ методом подземной фильтрации и т.д. Предназначена для инженеров и научных работников - специалистов в области физико-химии дисперсных систем и процессов и аппаратов, технологии сорбентов и катализаторов, удобрений и пестицидов, строительных материалов, гидрометаллургии.