Создан экспериментальный образец нового источника возбуждения спектров (ИВС) на основе микроволновой плазмы (МП) с частотой возбуждающего поля 915 МГц и мощностью до 3000 Вт. Плазма в этом источнике возбуждается волной H₀₁₁ в цилиндрическом СВЧ-резонаторе с установленным внутри диэлектрическим элементом и имеет форму и размеры, близкие к аргоновой ИСП. В сравнении с традиционной микроволновой плазмой с частотой возбуждения 2450 МГц температура полученной плазмы выше на 300 К и составляет около 5500 К. Показано, что интенсивности линий аналитов в новом ИВС в 2 – 5 раз больше, чем в МП 2450 МГц, а пределы обнаружения большинства элементов ниже. Изучено матричное влияние Mg, Ca, K, Na на величину аналитического сигнала ряда элементов. Матричное влияние ИВС c МП возрастает в ряду: Mg < Ca < K < Na. При введении в МП 2450 МГц 0,5 % Na плазма гасла. Для МП 915 МГц матричный эффект выражен слабее: для линий с энергией возбуждения >8 эВ при введении 0,5 %-ного раствора K интенсивность линий аналитов снижается в 5 раз, тогда как для МП 2450 МГц — в 10 раз. Относительное СКО составило около 3 % за 3 ч измерений. Несмотря на некоторое улучшение характеристик нового ИВС с частотой возбуждения плазмы 915 МГц, этого явно недостаточно для замены традиционного источника МП 2450 МГц в коммерческих спектрометрах.

Паклитаксел (PTX) — цитотоксический противоопухолевый агент из группы таксанов, низкая биодоступность и тканевое биораспределение которого могут быть изменены в присутствии ингибиторов ферментов печени и транспортных белков, например, ритонавира (RTV) — антиретровирусного агента, применяемого в терапии ВИЧ-инфекции. Разработана и валидирована методика одновременного определения PTX и RTV в плазме крови, гомогенатах печени, мозга и тестикул крыс методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с диодно-матричным детектированием. Пробоподготовка образцов включала жидкость-жидкостную экстракцию с последующим упариванием экстракта и повторным диспергированием в подвижной фазе с дополнительной очисткой. Диапазон определяемых содержаний PTX составляет 100 – 9090 нг/мл в плазме крови и 25 – 9090 нг/г в гомогенатах органов, RTV — 250 – 9090 нг/г во всех объектах анализа. Предел определения (ПО) PTX в плазме — 100 нг/мл, RTV — 250 нг/мл, в органах — 25 и 250 нг/г соответственно. Разработанная методика показала высокую точность (относительная ошибка Δ < 12 %) и прецизионность (относительное стандартное отклонение RSD < 14 %) во всем диапазоне концентраций; степень извлечения PTX и RTV составила >80 % для всех биологических объектов. Предложенная методика может быть использована при изучении фармакокинетики данной комбинации лекарственных веществ в биологических матрицах.

Описан простой и экспрессный спектрофотометрический метод определения ионов Cu (II) с использованием нового аналитического реагента [(2-гидроксибензальдегид)-3-изатин]-бисгидразона (R), полученного в результате конденсации салицилового альдегида с гидразоном изатина. Состав и строение синтезированного реагента подтверждены методами ЯМР-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа (РСА). Изучено комплексообразование Cu (II) с R в присутствии диантипирилфенилметана (ДАФМ) и 8-оксихинолина (Ox), определены оптимальные условия комплексообразования (λ_опт, pH_gпт) однородно- (Cu (II)-R) и разнолигандных (Cu (II)-R-Ox и Cu (II)-R-ДАФМ) комплексов. Установлены молярные коэффициенты поглощения комплексов и область подчинения закону Бера. Стехиометрическое соотношение компонентов в комплексах найдено методами изомолярных серий, непрерывных изменений (метод Джоба) и сдвига равновесия. Изучено влияние ряда посторонних ионов и маскирующих веществ на образование комплексов Cu (II). Предложенная методика апробирована при определении микроколичеств меди в различных образцах овощей (перец, лук и капуста).

На точность контроля механических напряжений в стальных конструкциях магнитными методами влияет разброс магнитоупругих характеристик материала, связанный с его химическим составом, технологией изготовления и режимом термической обработки. Цель работы — контроль напряжений осевого растяжения стали по результатам магнитоупругого размагничивания. Испытания проводили с учетом магнитоупругой чувствительности материала, которую определяли при дополнительном поперечном сжатии. Оценивали рабочие напряжения осевого растяжения нижних полок двутавровых балок из стали 15ХСНД. Анализировали магнитоупругую «память» полок и пластинчатых стальных образцов при их осевом растяжении и локальном поперечном сжатии. Установлено, что относительное изменение напряженности магнитного поля рассеяния локальной остаточной намагниченности исследуемых балок и образцов прямо пропорционально зависит от напряжений растяжения и поперечного сжатия. Показано, что магнитоупругая чувствительность анализируемых марок стали к напряжениям растяжения и сжатия, определяемая по углу наклона выявленных зависимостей, отличается на 10 – 20 %. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики контроля технического состояния эксплуатируемых конструкций стальных сооружений.

С развитием малой энергетики и децентрализованного энергоснабжения растет интерес к схемам энергоснабжения на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Цель работы — исследование влияния сформированного каталитического слоя на электродах ТОТЭ на электрохимические характеристики элементов. Для создания слоя применяли вертикально ориентированные нанотрубки (ВОУНТ), на поверхность которых равномерно напыляли материал катализатора. Показано, что значительное увеличение активной площади поверхности катализатора вследствие сформированного таким образом слоя способствует существенному ускорению электрохимических процессов на трехфазной границе зоны реакции в ТОТЭ. В итоге повышается мощность топливных элементов. Кроме того, за счет повышенной химической стойкости, эффективного отвода тепла и структурной прочности ВОУНТ увеличивается ресурс работы ТОТЭ. Предложены метод и автоматизированная система контроля и создания каталитического слоя на электродах ТОТЭ. Проведенные исследования подтвердили значительный прирост удельной мощности и количества циклов включения-выключения топливных ячеек без потери мощности по сравнению с ячейками, полученными традиционными способами. Полученные результаты могут быть использованы для развития энергетических технологий, прежде всего в области альтернативных источников энергии, и совершенствования твердотельных энергоустановок.

Неравномерное уплотнение прессовок, коробление образцов, их деформация во время спекания влияют на конечную усадку образцов, что может приводить к неверной интерпретации результатов спекания. Цель работы — исследование уплотнения и ползучести при спекании керамики из субмикронного оксида алюминия α-Al₂O₃ в смеси с 0,25 % масс. MgO. Для оценки роста анизотропии усадки образцов при увеличении приложенной во время спекания нагрузки использовали методы дилатометрии. Показано, что при небольших нагрузках (меньше напряжения спекания) уплотнение образцов не зависит от приложенной нагрузки. Ползучесть возрастает с повышением приложенной нагрузки, уменьшением начальной плотности прессовки и увеличением времени выдержки при постоянной температуре. Анализируя дилатометрические данные по усадке образцов оксида алюминия, можно разделить вклады уплотнения и ползучести и проследить влияние начальной плотности прессовок и параметров спекания. У исследованных образцов не фиксировали рост зерен при плотностях менее 90 % от теоретической. Выявленное экспоненциальное падение средней скорости ползучести с увеличением плотности может быть связано с сильной зависимостью диффузионной ползучести от размера зерна. Схожесть в поведении скоростей уплотнения и ползучести при изменении плотности образцов показывает, что данные процессы протекают под действием одинаковых механизмов переноса массы. Установлено, что отношение скорости уплотнения к скорости ползучести пропорционально напряжению спекания и слабо зависит от температуры. Чем выше плотность образца, тем больше отношение скоростей уплотнения и ползучести. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики спекания и оценки уплотнения керамики во время режимов с постоянной скоростью нагрева и выдержками при заданной температуре.

Рассмотрена возможность применения метода инструментального индентирования пирамидой Берковича для определения микротвердости и радиационного упрочнения сталей в результате ионного облучения. Выявлены основные трудности, возникающие при оценке микротвердости тонкого облученного слоя. В первую очередь они связаны с тем, что при определении микротвердости по диаграмме индентирования с использованием общепринятых формул Oliver и Pharr наблюдается ее зависимость от глубины индентирования даже для однородного материала. Отмечены недостатки комбинированного подхода оценки микротвердости — по диаграмме индентирования в сочетании с обработкой зависимости микротвердости от глубины индентирования с помощью диаграмм Nix и Gao. Предложен метод определения микротвердости, основанный на прямом измерении площади отпечатка индентора, позволяющий исключить влияние глубины индентирования на микротвердость для однородного материала. Показано, что для однородного материала микротвердость при индентировании как пирамидой Берковича, так и пирамидой Виккерса не зависит от глубины индентирования, если площадь отпечатка определяется непосредственно по измерению его геометрических характеристик. Предложенный метод позволяет получать адекватные оценки радиационного упрочнения тонкого слоя материала, облученного ионами. Метод апробирован при индентировании с постоянной скоростью деформации образцов аустенитной и ферритно-мартенситной стали.

Антифрикционные материалы используют в высоконагруженных узлах трения для снижения износа и повышения надежности оборудования. В работе представлены результаты испытаний на растяжение и сжатие современных антифрикционных материалов в целях оценки их применения в подшипниках скольжения, работающих при температурах от 80 до 180 °C. Испытания проводили в соответствии с методиками, регламентированными стандартами. Для сравнения определяли механические свойства полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе полиэфирэфиркетона, баббитовых сплавов марок Б83 и Б16 (ГОСТ 1320–74, ISO 4383–91), а также их аналога — сплава TEGOSTAR 738. Результаты испытаний выявили принципиально разные механизмы обеспечения прочности у ПКМ и баббитов, а также различия в их поведении с повышением температуры. ПКМ демонстрируют значительно более высокие значения прочности при растяжении, сжатии и условного предела текучести по сравнению с баббитовыми сплавами. Для баббитов характерно выраженное пластическое поведение уже при 80 °C с ярко выраженной стадией текучести, однако при температурах выше 100 °C их прочность резко снижается, приближаясь к пределу текучести, что ограничивает несущую способность этих материалов в нагретом состоянии. Хотя пластичность баббитов и способствует поглощению ударных нагрузок, но является также причиной частых аварий подшипников с баббитовым слоем. При температурах выше 120 °C наблюдается значительная термическая деградация баббитов, обусловленная размягчением эвтектических структур и ухудшением микроструктуры. В аналогичных условиях армированные ПКМ сохраняют стабильные механические свойства благодаря термостойкости полимерной матрицы и эффективному распределению нагрузки через армирующую фазу. Отмечена возможность регулирования свойств ПКМ за счет выбора матриц, наполнителей и добавок, что открывает перспективы для адаптации материалов под конкретные эксплуатационные условия. Меньшая пластическая податливость в сочетании с высокой прочностью обеспечивают ПКМ лучшую форму и стабильность при разрушении, а высокая термическая стабильность позволяет применять их в более широком температурном диапазоне, чем баббиты. Подтверждено, что импортный баббит TEGOSTAR 738 не обладает существенными преимуществами по сравнению с отечественными марками, такими как Б83, что делает импортные материалы экономически нецелесообразными. В свою очередь, ПКМ превосходят баббиты по прочности и термостойкости, что позволяет повысить рабочие температуры подшипников до более 200 °C при сохранении эксплуатационных характеристик. Это открывает перспективы применения ПКМ в современных роторных системах, требующих высокого уровня надежности. Подтверждена перспективность применения ПКМ в высоконагруженных подшипниках скольжения. Полученные результаты могут быть использованы конструкторами и инженерно-техническим персоналом для расширения номенклатуры подшипниковых материалов при проектировании и модернизации высоконагруженных узлов трения роторного оборудования в целях удовлетворения современных требований по нагрузке, температурному режиму и надежности их работы. Планируются дальнейшие испытания с учетом трибологических свойств и большего ассортимента материалов.

Интенсивное освоение ресурсов арктической зоны и развитие судоходства в ледовых условиях требуют применения конструкционных материалов с повышенной эксплуатационной надежностью. Цель работы — исследование адгезии льда к высокопрочным сталям в условиях, максимально приближенных к арктическим. При испытаниях применяли моделирование всестороннего сжатия при замерзании и среду, имитирующую морскую воду. Исследовали высокопрочные стали с пределом текучести 540 и 760 МПа. Разработанная оригинальная методика испытаний предполагала использование образцов типа «лопатка» и специальной оснастки для универсальных разрывных машин, что обеспечивало доступность и универсальность подхода. Методика включала вмораживание образцов в синтетическую морскую воду при температурах –10 ... –30 °C, что создавало условия комбинированного нагружения, сочетающего сдвиг и прямой отрыв. Показано, что ключевой фактор воспроизводимости данных — тщательное обезжиривание поверхности (образцы без обработки демонстрировали неконтролируемое снижение показателей адгезии). Анализ диаграмм нагрузка – удлинение позволил выявить особенности разрушения адгезионного контакта и последующего трения при извлечении образца. Полученные результаты и предложенный подход могут быть использованы при сравнительном анализе различных марок сталей и антиобледенительных покрытий, а также для выбора материалов для безопасной эксплуатации инфраструктуры и техники в суровых климатических условиях севера.

Изложены основы объединенной системно-синергетической теории информации, значительно превосходящей по концепциям и практическому применению классические подходы. Эта теория — результат формального синтеза двух передовых российских научных школ: синергетической теории, которая описывает информацию через призму динамических процессов самоорганизации, и системной теории, определяющей информацию через структурно-иерархические и эмерджентные свойства систем. В отличие от классической теории, которая рассматривает информацию как меру разнообразия в множестве несвязанных элементов, предложенный подход вводит понятие «системы», где ключевую роль играют взаимосвязи между элементами. Это позволяет количественно измерять такие ранее сугубо качественные понятия, как сложность и эмерджентность. Основным результатом теории является формулировка универсального информационного вариационного принципа, который постулирует, что развитие любых открытых систем — от физических и биологических до экономических и социальных — происходит таким образом, чтобы максимизировать скорость приращения информации. Этот принцип предлагается рассматривать как одну из ключевых закономерностей эволюции, определяющих направление развития систем в сторону усложнения и упорядочивания. Теория предлагает конкретную метрику для измерения системности и сложности, такую как коэффициент эмерджентности, который показывает, во сколько раз информационная емкость системы превышает информационную емкость простого набора ее элементов. В данной работе предложен подход к преодолению ряда ограничений классической теории информации и сформулирована плодотворная программа для будущих исследований, понимания и моделирования сложных систем, описан единый механизм для широкого спектра явлений. Практические применения теории включают разработку новых методов анализа больших данных, создание более адаптивных и самообучающихся систем искусственного интеллекта, а также прогнозирование развития рынков и социальных сетей. Таким образом, предложенная теория закладывает основы для создания единой науки о сложности, объединяя мнения ученых из различных областей.