Дан анализ процессов формирования объемного электрического заряда в диэлектрических материалах, облучаемых ускоренными электронами, гамма-квантами и тяжелыми заряженными частицами. Рассмотрены случаи заряжения неорганических диэлектриков. Сформулированы условия, необходимые для стабилизации объемного заряда и развития внутренних электрических пробоев. Особое внимание уделено радиоактивным материалам, процессам накопления, нейтрализации и компенсации в них электрического заряда. Теоретический материал иллюстрируется расчетами и экспериментальными данными. Рассмотрено влияние объемного электрического заряда на распределение поглощенной дозы в веществе, кинетику растворения, испарения и другие свойства твердых тел. Описаны методы зондирования объемного заряда.Для научных работников, инженеров и технологов, работающих в области радиационной физики и химии твердых малопроводящих и изоляционных материалов.

В книге рассмотрены перспективы применения органических и гибридных наноструктур в электронике; ионные соединения фуллеренов и тиофенсодержащие сопряженные полимеры;нанокомпозитные полимерные протонообменные мембраны для топлиавных элементов; литиевые электроды с наноструктурированными высокопроводящими слоями; водород-генерирующие материалы для химических источников водорода; катализаторы гидрогенизации, содержащие наноразмерные частицы металлов; структурные превращения в нанопорошках диоксида титана; влияние межмолекулярных взаимодействий на самоорганизацию нематических жидких кристаллов, а также использование гибридных наноструктур на основе фуллеренов в биохимических исследованиях. Издание адресовано студентам, аспирантам, исследователям наноразмерного состояния вещества, а также преподавателям соответствующих разделов химии и физики.

В книгу включены доклады, заслушанные на общемосковском коллоквиуме по химическим и физико-химическим свойствам углеродных форм "Сладковские чтения" и посвященные получению, изучению и применению материалов в современной практике.

Проведенное исследование пенокристаллического материала, полученного из кремнезёмистого сырья двухстадийным методом при температурах менее 950 °С, показало улучшение физико-механических свойств по сравнению с пеностеклом, полученным из стеклобоя. Этот материал активно взаимодействует с электромагнитным излучением и может быть использован для создания: защитных экранов, снижающих вредное влияние ЭМИ на биологические объекты; безэховых камер и помещений с низким уровнем электромагнитного фона. Приведены спектры коэффициентов прохождения и поглощения и комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот 26-260 ГГц. Наблюдаемые эффекты объясняются существованием областей частичного и полного отражения, которые возникают на границе раздела «стекло - пора» и взаимодействием ЭМИ с ультрадисперсными частицами углерода, которые остаются после вспенивания при неполном переходе пенообразователя из сажи газовую фазу.

В работе исследован процесс формирования рельефа на изначально плоской поверхности материала с покрытием при растяжении. Краевая динамическая задача механики решается численно методом конечных разностей в постановке плоской деформации. Криволинейная граница раздела «покрытие - подложка» задается в расчетах явно. Для описания механической реакции стальной основы и покрытий используются модели упругопластической среды с изотропным упрочнением и упругохрупкого разрушения. Установлена зависимость формы и амплитуды деформационного рельефа на поверхности композиции от толщины упругого и прочного пластичного покрытий с синусоидальной границей раздела «покрытие — подложка».

Проведено исследование закономерностей ударного разрушения на разных масштабных уровнях образцов эпоксидных композиционных материалов, армированных дисперсным наполнителем (микрочастицами карбида кремния) в различной концентрации. Показано, что высокая степень структурной неоднородности эпоксидных композиционных материалов на различных структурных уровнях является одним из факторов, определяющих их физико-механические свойства. При динамическом деформировании в материале действует развитая иерархия структурных уровней деформации, которая обуславливает самосогласованное деформирование и разрушение всего объема материала при ведущей роли поворотных мод деформации. По этой причине развитие микротрещин (микроскол) обусловлено малой величиной сдвиговой деформации, дополнительно ограниченной наличием частиц упрочняющей фазы. При старте магистральной трещины определяющим является микроуровень, в то время как продвижение фронта трещины определяется макромеханизмами разрушения.

Методами ротационной вискозиметрии и пенетрации изучены реологические свойства (динамическая вязкость, упругость и прочность) полимерных композиционных материалов. Показано влияние волокнистых и жестких зернистых наполнителей на свойства полимерных композиций на основе поливинилового спирта и карбоксиметилцеллюлозы. Установлено влияние концентрации исходных растворов полимеров и времени комплексообразования на свойства полимерных комплексов при введении наполнителей различной природы.

Исследовано влияние дисперсного материала на основе технического углерода и моющей композиции ИХН-КА на рост и ферментативную активность аборигенной микрофлоры серой лесной оподзоленной почвы в процессе биодеградации нефтяного загрязнения. В присутствии углеродного материала степень деструкции нефти составила 56%, а при внесении дополнительного азотного питания - 77%. В почве без сорбента и минерального питания деструкция составила 13%.

Исследовано влияние дисперсных материалов на основе технического углерода на рост и ферментативную активность аборигенной почвенной микрофлоры в процессе биодеградации нефтяного загрязнения. В присутствии дисперсных углеродных материалов показано увеличение на 20-30% активности ферментов группы каталазы, дегидрогеназы и полифенолоксидазы, повышение в 2-5 раз численности основных физиологических групп микрофлоры в фазу экспоненциального роста, увеличение на 20-28% степени деструкции нефти, усиление изменений структурно-группового состава нефтяного загрязнения.

Shock fracture mechanisms of different scales were investigated on epoxy composite materials reinforced with silicon carbide microparticles of different concentrations. It is shown that the high heterogeneity of the epoxy composites at different structural scales is one of the factors responsible for their physical and mechanical properties. Under dynamic loading, the material reveals a developed structural scale hierarchy which provides self-consistent deformation and fracture of the material bulk with the lead of rotational deformation modes. As a result, microcracks develop due to low shear strain limited in addition by reinforcing particles. At the start of a main crack, microscale mechanisms dominate, whereas the propagation of its front is governed by macroscale fracture mechanisms.

В монографии рассмотрены методики и установки для испытания материалов, применяемых в новой технике в условиях, имитирующих эксплуатационные. Описаны новые методические решения и соответствующие им оригинальные установки и устройства для исследования тугоплавких и композиционных материалов в широких интервалах температур и скоростей деформирования. Рассмотрены вопросы экспериментального исследования твердости характеристик упругости, кратковременной и длительной прочности при растяжении, сжатии, изгибе. Описаны системы обеспечения силовых и температурных режимов нагружения, даны примеры их расчетов. Особое внимание уделено обеспечению точности измерения температур, нагрузок и деформаций при определении механических характеристик материалов в условиях вакуума, инертной и окислительной сред. Рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами исследования механических свойств материалов различных классов.

Приведены результаты исследований появления отложений в различных процессах переработки сыпучих материалов и их влияние на эксплуатационные характеристики агрегатов. Рассмотрены физико-химические свойства отложений и воздействие на них волн давления. Дана методика расчета выходных параметров импульсных аэродинамических устройств и результаты их применения. Показаны перспективы интенсификации технологических процессов с использование импульсных аэродинамических устройств. Книга будет полезна для инженеров-технологов и конструкторов институтов и предприятий химической промышленности, а также для студентов химико-технологических и других специальностей.

Содержатся сведения о способах дозирования, классификации дозировочных устройств, технологических свойствах сырья, определяющих протекание процесса дозирования. Приведено описание перемещения сыпучих и вязких материалов в загрузочных устройствах различных конструкций, описаны современные виды оборудования для периодического и непрерывного дозирования. Описан метод автоматизированного проектирования при создании дозировочного оборудования для различных технологических процессов. Для инженерно-технических и научных работников, занятых эксплуатацией и конструированием оборудования в химической и смежных отраслях промышленности. Может быть полезна преподавателям и студентам химико-технологических и машиностроительных вузов.

Разработаны гранулированный теплоизоляционный стеклокристаллический материал и технология его получения на основе боя стекла, модифицированного легкоплавкими и неорганическими добавками. Проведены исследования влияния основных физических характеристик компонентов шихты на процесс порообразования. По результатам исследований установлены основные параметры, влияющие на устойчивость процесса вспенивания стекломассы. Разработана автоматическая система управления технологическим процессом обжига гранулированного стеклокерамического материала??.

В книге рассматриваются теоретические основы процесса сушки во взвешенном (кипящем, псевдоожиженном) слое; дано описание конструкций сушилок кипящего слоя для сушки сыпучих и пастообразных материалов, расплавов и суспензий; приведены данные по сушке различных продуктов химических и смежных производств; освещены вопросы автоматизации сушильных установок и экономики процесса; приведены примеры расчетов сушилок, а также наиболее полная библиография по сушке во взвешенном слое. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников химической промышленности и других отраслей народного хозяйства, занимающихся вопросами сушки. Она может быть использована студентами и аспирантами химико-технологических вузов и институтов химического машиностроения.

Изучено разрушение вольфрамо-медных функциональных градиентных материалов с V-образным надрезом с отверстием в вершине при нагружении типа I. Проведена оценка разрушающей нагрузки с использованием усредненной плотности энергии деформации в заданном контрольном объеме. В рамках численного подхода определена внешняя граница контрольного объема. Изменение механических свойств (модуль упругости, коэффициент Пуассона, вязкость разрушения К Iс., предел прочности при растяжении) по ширине образца представлено в виде степенной функции.

Свойствами композиций на полимерных матрицах можно управлять различными способами. Одним из наиболее распространенных способов является структурная модификация, когда за счет армирующих включений изменяются различные эффективные характеристики материала, при этом химическая природа матрицы и включений не меняются. Предложен подход к определению управляющих параметров (фазовый состав, свойства фаз, внутренняя геометрия, характер межфазного взаимодействия), придающих материалу заданные эффективные свойства или попадание их в заранее заданные интервалы. В соответствии с этим подходом на основе решения ограниченного числа прямых задач (задач моделирования), в которых определяют эффективные характеристики по значениям управляющих параметров, в пространстве состояний строят соответствующие поверхности отклика электрических, теплофизических и деформационно-прочностных характеристик на значения управляющих параметров. Анализ поверхностей позволяет определить, существует ли решение для выбранного диапазона заданных эффективных характеристик, и при его наличии конкретизировать область значений управляющих параметров. При необходимости обеспечить одновременное получение для материала как эффективных теплофизических, электрических так и деформационно-прочностных характеристик значения управляющих параметров находятся пересечением соответствующих областей. Предлагаемый метод очевидным образом можно распространить на многофазные материалы.

В условиях эксплуатации трубопроводов в холодном климате актуальна задача повышения теплозащиты стенок труб. В работе анализируются теплоизолирующие свойства стенки многослойной трубы в зависимости от соотношения толщин несущих (силовых) и теплоизолирующих слоев. Показано, как свойства вспененного полиэтилена, используемого в качестве материала для теплоизолирующего слоя, зависят от его пористости. Определение коэффициента теплопроводности вспененного полиэтилена основано на решении задачи теплопроводности. На одной из границ прямоугольной области задается поток тепла, а на противоположной границе - температура. Расчетная область рассматривается как представительный объем неоднородного материала, состоящей из непрерывной фазы, матрицы (полиэтилен) и армирующих включений (воздух). Высокая степень пористости в модели достигается за счет наполнения включениям различных размеров [1,2]. В этом случае между наиболее крупными включениями можно разместить более мелкие, и далее этот процесс продолжить за счет размещения еще более мелких включений. Задача о распределении температуры в неоднородном материале решается методом конечных элементов в плоской и объемной постановке. Реализация проводится с использованием различных стандартных и авторских пакетов программ.

При разработке полимерных конструкционных материалов триботехнического назначения, в том числе на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), неоднократно показано, что износостойкость, как правило, оказывается выше в случае композиций с большей степенью кристалличности. Экспериментально установлено, что степень кристалличности полимерной матрицы практически не влияет на деформационно-прочностные характеристики соответствующих композиций. Для объяснения эффекта повышения износостойкости в условиях триботехнического нагружения в работе моделируется надмолекулярная структура СВМПЭ. Оценивается влияние степени кристалличности на напряженно-деформированное состояние материала в соответствующем масштабе. Показано, что повышение степени кристалличности приводит к улучшению прочностных свойств матрицы в условиях нагрева, типичных для узлов триботехники. Кристаллитные структуры играют роль силового каркаса при действии нагрузки. Повышение температуры приводит к более быстрой деградации прочностных свойств аморфной фазы матрицы. Этим можно объяснить улучшение эксплуатационных свойств. Рассмотрен пример моделирования композиции, содержащей частицы наполнителя AlO3 микронных размеров с учетом сферолитной структуры; приведено сравнение с экспериментом.

Исследована морфология и структура цинк- и медьсодержащих кальцийфосфатных покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования при различном напряжении на подложки из чистого титана и низкомодульного сплава Ti-40 масс.% Nb. Морфология микродуговых покрытий на обеих подложках представлена сфероидальными образованиями размером 8-42 мкм и порами размером 1-15 мкм. С повышением напряжения при осаждении покрытий от 200 до 300 В эти структурные элементы увеличиваются в размерах и частично разрушаются. Обнаружено, что при повышении напряжения поверхностная пористость микродуговых покрытий линейно возрастает от 14 до 24%. Установлено, что эффективные коэффициенты диффузии модельной биологической жидкости в пористых покрытиях изменяются от 0,85*10 в степени -10 до 9,0*10 в степени -10 м2/с. С увеличением размеров структурных элементов эффективный коэффициент диффузии модельной биологической жидкости в микродуговых покрытиях на титане увеличивается, а на сплаве Ti-40 масс.% Nb — уменьшается, что связано с увеличением доли кристаллической фазы.

Предложена микромеханическая модель, описывающая формирование и эволюцию деформационного рельефа на поверхности поликристаллических материалов. Для учета деформационных процессов на микро- и мезоуровнях трехмерная поликристаллическая структура моделируется в явном виде с учетом кристаллографической ориентации зерен. Определяющие соотношения для описания отклика зерен построены на основе физической теории пластичности кристаллов, учитывающей анизотропию упругопластических свойств, обусловленную особенностями кристаллического строения. С использованием предложенной микромеханической модели численно исследованы процессы эволюции деформационного рельефа в микрообьемах поликристаллического алюминия и титана в условиях одноосного растяжения. Показано, что в обоих случаях можно выделить два характерных масштаба рельефных образований. На микроуровне нормальные смещения относительно свободной поверхности обусловлены появлением дислокационных ступенек в зернах, выходящих на поверхность, и относительным смещением соседних зерен друг относительно друга. Более развитый микрорельеф наблюдается в титане, что обусловлено высоким уровнем упругопластической анизотропии, характерной для ГПУ-кристаллов. Рельефные образования на мезоуровне представляют собой складки и кластерообразные структуры, в формирование которых вовлекаются целые группы зерен. Для количественной оценки рельефных образований использован безразмерный параметр — интенсивность деформационного рельефа, отражающий степень отклонения формы поверхности от плоскости. Получена экспоненциальная зависимость интенсивности деформационного рельефа от степени деформации.

На основе стеклобоя, глины и органических добавок разработан гранулированный теплоизоляционный стеклокристаллический материал и технология его получения. Проведены исследования влияния основных физических характеристик компонентов шихты на процесс порообразования. По результатам исследований установлены основные параметры, влияющие на устойчивость процесса вспучивания стекломассы. Рациональный состав шихты, теплотехнический и газовый режимы синтеза, подобраны таким образом, что парциальное давление газов ниже силы поверхностного натяжения расплава. Это способствует образованию гранул с мелкими закрытыми порами и с остеклованной поверхностью. Установлены закономерности влияния состава и температуры обжига на свойства гранул. Получен гранулированный теплоизоляционный материал с насыпной плотностью равной 200 - 290 кг/м3, прочностью на сжатие гранул — 0,82 - 2,5 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,067 - 0,087 Вт/(м*°С), водопоглощением — 2,6 - 3,2 масс. %. Исследована зависимость коэффициента теплопроводности и механической прочности гранул от насыпной плотности.

В книге описаны технологические процессы и основное оборудование производства электроизоляционных материалов, изложены вопросы механизации и автоматизации производственных процессов , даны классификаторы брака. В пятое издание (4-е - в 1981 г.) внесены изменения и дополнения в связи с усовершенствованием технологических процессов и разработкой новых электроизоляционных материалов.

В книге рассматриваются электрические характеристики изоляции при переменном, постоянном и импульсном напряжениях. В ней излагаются основные требования, предъявляемые к изоляции для обеспечения надежности её работы в электропередачах переменного и постоянного тока. Даются рекомендации по выбору допустимых рабочих и испытательных напряженностей с учетом соотношений между воздействующими выдерживаемыми напряжениями. Книга предназначена для инженеров, занимающихся разработкой, проектированием и эксплуатацией высоковольтных кабелей, конденсаторов, проходных изоляторов, аппаратов и трансформаторов. Книга може быть использована как учебное пособие для студентов-электриков по специальностям техники высоких напряжений, электрических машин и аппаратов, электроизоляционной и кабельной техники, электрических сетей и систем.