Разработан, охарактеризован и применен в формате «лаборатория на мишени» новый металл-аффинный сорбент на основе монослоев стеарата кобальта (II). Монослои стеарата кобальта (II) были получены по классическому методу Ленгмюра на поверхности водной субфазы в специальной ванне. Затем монослой был сколлапсирован в двух направлениях. Определены параметры, характеризующие полученную структуру как сорбент: удельная масса (0,022 ± 0,003 мг/дм²), удельная поверхность (22 ± 2 м²/г), значение изоэлектрической точки (3,7 ед. pH), влажность (63 ± 2 %), структурное звено ([Co(C₁₇H₃₅COO)₂]H⁺), химическая устойчивость (устойчив в стандартных водных элюентах и полярных органических растворителях, применяемых в металл-аффинной хроматографии). Показано, что коллапсированные монослои стеарата кобальта (II) (FCo) соответствуют требованиям, предъявляемым к металл-аффинным сорбентам. В спиновых колонках (метод пакетной хроматографии) проведена сорбция диклофенака на FCo и продемонстрировано специфичное взаимодействие монослоев с хлорсодержащими соединениями. Предложена методика функционализации мишени для масс-спектрометрии с матричной десорбцией/ионизацией (МАЛДИ-МС), в ходе которой сорбент формируется непосредственно на поверхности мишени, сохраняя структуру и металл-аффинные свойства. Методика отличается экономичностью, простотой и воспроизводимостью, а сформированный сорбент характеризуется высоким уровнем адгезии к подложке и остается на поверхности на протяжении всего времени проведения эксперимента. На поверхности мишени сформировали FCo и определили условия проведения металл-аффинной хроматографии на функционализированной поверхности в формате «лаборатория на мишени». Показано, что аддукт глобина с хлорсодержащим соединением может быть определен при 0,5 % модификации белка, и коллапсированные монослои стеарата кобальта (II), сформированные на поверхности мишени для МАЛДИ-МС, обеспечивают высокий уровень чувствительности, специфичности и селективности анализа в формате «лаборатория на мишени». Разработан комплексный подход для определения хлорсодержащих аддуктов белков в этом формате с использованием нового металл-аффинного сорбента на основе монослоев стеарата кобальта (II).

Проведены дополнительные исследования в целях расширения области применения и оценки метрологических характеристик ранее разработанной авторами методики гравиметрического определения органического углерода в отходах добычи, переработки и сжигания углей. С использованием метода термогравиметрического анализа с масс-спектрометрическим детектированием (ТГА/МС) показано отсутствие влияния пирита, часто сопутствующего углям, на результаты определения углерода и установлена полнота его извлечения при условиях реализации методики (815 °C). Проанализировали реальные пробы отходов добычи, переработки и сжигания углей, образцы известного состава, приготовленные методами добавок и разбавления, и модельные вещества — образцы последовательного озоления углей различной степени метаморфизма (бурый, каменный и антрацит) с разным содержанием углерода во всем заявленном диапазоне определяемых содержаний (от 0,5 до 60 %). Установлено отсутствие систематической погрешности результатов определения углерода по разработанной методике, оценены показатели точности, повторяемости и воспроизводимости для каждого из четырех поддиапазонов определяемых содержаний. Методика аттестована с присвоением регистрационного номера ФР.1.31.2023.46507 в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений. Рассмотрена возможность применения методики для характеризации стандартных образцов, используемых для построения градуировочных характеристик экспрессных инфракрасных анализаторов углерода.

Для изготовления высокоаспектных 3D-структур часто используют метод глубокой рентгеновской литографии. При этом качество формируемых этим методом структур зависит не только от условий переноса рентгеновским излучением топологии сформированного на рентгеношаблоне рисунка, но и от условий проявления резиста (применяемого растворителя, режимов проявления и др.). Для оптимизации согласования условий необходимо также определить технологическое окно, в рамках которого диапазон экспозиционных доз и контраст шаблона согласованы с конкретными условиями проявления используемого резиста. В работе представлены результаты определения технологического окна для высокоаспектной рентгенолитографии. Применяемый алгоритм основан на анализе поведения функции заданного соотношения скоростей растворения резиста под прозрачными и непрозрачными участками литографической маски (рентгеношаблона). В качестве резиста использовали два разных вида полиметилметакрилата (ПММА). Условия полимеризации ПММА существенно влияют на его конечные свойства, в том числе на литографические характеристики. Предложенный алгоритм предполагал задание соотношения максимальной и минимальной скоростей проявления облученного ПММА и знание математической формулы характеристической кривой, описывающей процесс проявления в определенном растворителе и при заданных условиях. Показано, что данный алгоритм обеспечивает экспериментальную повторяемость результатов и высокое качество формируемого рельефа. Полученные результаты могут быть использованы при изготовлении высокоаспектных структур из рентгенорезиста или рентгеночувствительного материала (материала, скорость растворения которого меняется в зависимости от полученной экспозиционной дозы). Кроме того, разработанный алгоритм может быть применен к другим видам литографических процессов, если известна формула, описывающая характеристическую кривую.

Композиционные материалы на основе алюминия широко применяют в различных отраслях промышленности для изготовления деталей и элементов конструкций. В работе представлены результаты диагностики свойств экспериментальных дисперсно-упрочненных композиционных материалов (ДУКМ) на основе алюминия, полученных «методом внутреннего окисления». Исследовали взаимосвязанные между собой механические и технологические свойства композитов с выявлением корреляционной зависимости между параметрами виброакустической эмиссии (ВАЭ) и динамического метода обработки материалов в различном структурно-фазовом состоянии. Анализировали пять партий отливок ДУКМ, изготовленных с использованием различных режимов синтеза включений твердой фазы в матрице материала. Представлены методики и результаты испытаний по определению микроструктуры, химического состава, твердости заготовок, динамических составляющих и сигнала ВАЭ при их обработке. Методами энерго- и волнодисперсионной спектрометрии установлены различия в химическом составе отливок. Зависимость между процентным содержанием легирующих элементов в сплавах и твердостью материала заготовок не выявлена. При этом образцы разных плавок показали различную величину микротвердости. Различие в микротвердости материалов заготовок незначительно влияет на усилие резания и, следовательно, на генерируемые сигналы ВАЭ. Установлена зависимость между изменением параметра сигнала ВАЭ (среднеквадратичным значением) и параметром режима обработки — скоростью резания. Показано, что среднеквадратичное значение сигнала ВАЭ, как информативный параметр, позволяет адекватно оценить изменение скорости точения заготовок из ДУКМ, при которой наблюдается уменьшение составляющих силы резания и достигается требуемая шероховатость обработанной поверхности. Полученные результаты могут быть использованы при определении оптимальных скоростей резания, обеспечивающих меньшее значение составляющих силы резания и заданную шероховатость обработанной поверхности.

Проведено комплексное многомасштабное исследование кинетики усталостных трещин (КУТ) в дисках авиадвигателей и в образцах из жаропрочных титановых и никелевых сплавов. Цель исследования — определение возможности микрофрактографической реконструкции и расчетного прогнозирования устойчивого роста усталостных трещин на основе измерения и расчета шага усталостных бороздок S. Выполнены микро- и макрофрактографическое измерение устойчивого роста трещин (по шагу усталостных бороздок и по маркерным линиям, определяющим последовательные положения макрофронта трещины через определенное число циклов нагружения) и сравнение их результатов, а также конечно-элементное моделирование трещин, расчет размаха коэффициента интенсивности напряжений (КИН) ΔK, расчетное прогнозирование КУТ с использованием кинетического уравнения S(ΔK) (полученного ранее на основе физико-математического моделирования механизма устойчивого роста усталостных трещин), сравнение результатов прогнозирования с фрактографическими данными. Установлено, что средняя величина S характеризует скорость роста трещины усталости (СРТУ) на протяжении всей стадии ее устойчивого роста, соответствующей второму участку кинетической диаграммы СРТУ – размах КИН, а использование кинетического уравнения S(ΔK) позволяет прогнозировать устойчивый рост усталостных трещин разной конфигурации в деталях из конструкционных материалов с различной кристаллической структурой и микроструктурой при разных условиях нагружения. Полученные результаты имеют важное значение для обеспечения безопасной эксплуатации высоконапряженных роторных деталей авиадвигателей, в которых продолжительность стадии устойчивого роста трещин малоцикловой усталости достигает 70 % общей циклической долговечности, а шаг усталостных бороздок является, как правило, единственной измеримой характеристикой скорости устойчивого роста в натурных условиях.

Как известно, электропластический эффект (ЭПЭ) проявляется в снижении напряжений течения и/или повышении пластичности при деформации металла и одновременном пропускании через него электрического тока. Интерес представляет исследование данного эффекта во многих металлах, в том числе в чистом титане, обладающем биосовместимостью с органической средой и коррозионной стойкостью, благодаря чему он активно используется в медицине, авиатехнике и других отраслях. Традиционно эффект исследуют при растяжении, а в некоторых случаях и при других схемах деформации. Цель данной работы — исследование особенностей деформационного поведения крупнозернистого титана Grade 4 при сжатии и воздействии на него импульсного тока. При использовании тока высокой скважности (Q = 5000) на деформационной кривой сжатия наблюдаются скачки снижения напряжения. Если использовать ток низкой скважности (Q = 10) в процессе сжатия, интенсивность деформационного упрочнения, предел текучести, напряжения течения становятся меньше, чем при сжатии без воздействия тока. Выполнены измерения микротвердости, которая закономерно повышается при сжатии по сравнению с исходным состоянием, при этом ее повышение менее интенсивно при использовании тока высокой скважности. Исследованы структурные особенности титана после сжатия с током и без тока — интенсивность деформационных процессов при использовании тока снижается. При сжатии наблюдается измельчение частиц вторых фаз, при этом действие тока приводит к их частичному растворению. Проведено сравнение ЭПЭ при сжатии и растяжении. Отмечено их качественное сходство, но в большей степени этот эффект проявляется при сжатии. Полученные результаты могут быть использованы для разработки технологических процессов электропластической деформации титана.

Дано математическое определение понятия «гибридная функция второго рода» (ГФ2). Эта функция отличается от «гибридной функция первого рода» (ГФ1) тем, что в ГФ2 полностью отсутствует связь аргументов базовых функций с аргументами управляющих комплексов. Поэтому число параметров в ГФ2 увеличено от трех до четырех. Но при этом появляется возможность управления ГФ2 как по непрерывному аргументу, так и по дискретному. Возможность конструирования цепных функций (ЦГФ2) сохраняется, причем возможны любые комбинации ГФ1 и ГФ2. Гибридной функцией ГФ2 можно описывать процессы, разнесенные как во времени, так и в пространстве. Ее используют, например, для исследования слоистых сред с разными физическими и механическими свойствами. Приведен пример исследования упругопластического напряженного состояния в трехслойной балке, слои которой состоят из материалов с разными диаграммами деформирования. Другой пример относится к математическому моделированию процесса роста трещины в плоском образце. В этом случае процессы роста трещины с соответствующими скоростями разделены во времени. Предложена гибридная функция для моделирования поведения сложной технической системы, обладающей отрицательной обратной связью, позволяющей автоматически гасить возмущения, возникающие в процессе эксплуатации системы.