Предложен подход к определению компонентов перовскитных нанокомпозитов предположительного состава CsPbBr₂Cl и CsPbBr₂I методом РФА ПВО. Пробоподготовка состоит в обработке гидрофобных образцов ДМФА с последующим разбавлением полученных растворов водой. При использовании раствора меди в качестве внутреннего стандарта достигнута воспроизводимость результатов определения элементов методом РФА ПВО с Sr не более 0,05. Правильность определения Cs, Pb, Br и I подтверждена результатами определения методом ИСП-МС в растворах после обработки образцов ДМФА с последующим разбавлением 2 %-ной HNO₃ для Cs, Pb, Br или гидроксидом тетраметиламмония (ТМАН) для Cs, Pb, Br и I. Правильность определения хлоридов подтверждена методом прямой потенциометрии в разбавленных растворах, при этом показано, что свинец не образует нерастворимых хлоридов в растворе ТМАН и не мешает определению. Влияние бромидов на определение хлоридов характеризуется потенциометрическим коэффициентом 10^–3. Согласно полученным результатам определения элементов установлен химический состав синтезированных соединений — CsPbBr₂Cl и CsPbBr_2,7I_0,3.

В работе изучены аналитические возможности фронтальной эксклюзионной хроматографии с использованием нейтральных полистирольных сорбентов. При исследовании разделения минеральных кислот и их солей установлено, что на микропористых сверхсшитых полистирольных сорбентах Purolite NN-381 и MN-270 происходит четкое отделение зоны ионов тория и редкоземельных элементов от следующей за ней зоны кислоты; ионы высокозарядных элементов (Zr, Hf, Nb, Ta) отделить от кислоты на исследованных сорбентах Purolite не удается. В зоне выхода тория и РЗЭ при их концентрации 0,1 – 50 мкг/л появляются пики существенного самоконцентрирования. Изучены факторы, влияющие на концентрирование аналитов: природа и концентрация кислоты, а также концентрация аналитов влияют на коэффициенты концентрирования, значения которых максимальны в растворах азотной кислоты по сравнению с соляной и фосфорной. На степень концентрирования аналитов влияют структура внутренних пор и дисперсность сорбента, а также скорость пропускания раствора через колонку. Макрокомпоненты морской воды не удерживаются и не концентрируются на сверхсшитом полистироле. Натрий и магний в концентрации 0,1 % масс. не влияют на значение коэффициента концентрирования целевых аналитов. После хроматографического разделения при простом пропускании порции исследуемого раствора через слой сорбента в течение 15 – 30 мин удается получить слабокислые фракции раствора с концентрированными ионами РЗЭ и тория. Полученный концентрат можно вводить непосредственно в масс-спектрометр. Изучена возможность сочетания хроматографического разделения и концентрирования элементов с on-line ИСП-МС детектированием и найдены оптимальные условия детектирования. Правильность разработанного подхода продемонстрирована при определении РЗЭ в морской воде методом добавок.

Разработана экспресс-методика определения пилокарпина гидрохлорида (ПХ) в офтальмологических растворах, основанная на титровании аналита фотогенерированным йодом, полученным в результате облучения йодида калия в присутствии смеси сенсибилизаторов (эозината натрия, флуоресцеина и аурамина в молярном соотношении 1:1:1) при pH 5,6. Содержание титранта в ячейке контролировали вольтамперометрическим методом (амперометрическое титрование с двумя поляризованными электродами), в ходе титрования ПХ наблюдали уменьшение силы тока в цепи амперометрической установки. Стабилизация тока в цепи свидетельствовала о полноте протекания реакции, что позволяло оценить содержание ПХ в лекарственной форме. Измеренное время генерации, необходимое для восполнения убыли титранта при дальнейшем облучении раствора, также использовали для расчета содержания ПХ в препарате. Апробацию методики проводили при анализе офтальмологического препарата «Пилокарпин, капли глазные 1 %». Установлено незначительное занижение содержания ПХ при введении в ячейку более 20,0 г борной кислоты, используемой в качестве консерванта. Содержание ПХ, найденное в образце серии 60918, составило 0,93 – 0,94 % (по времени генерации), что ниже интервала допустимых отклонений, регламентированного приказом Министерства здравоохранения РФ № 751н — 0,95 – 1,05 %. Содержание ПХ, найденное в других образцах, входит в рекомендованный интервал, что свидетельствует о соответствии качества препарата стандартам GMP. Линейная зависимость аналитического сигнала от концентрации ПХ наблюдается в интервале 15,0 – 500,0 мкг. Рассчитанные пределы обнаружения (ПО) и количественного определения (ПКО) методики составили 5,6 мкг и 18,6 мкг соответственно. Разработанная фотохимическая методика определения ПХ соответствует требованиям, изложенным в руководстве по валидации биоаналитических методов, проста в выполнении и не требует дорогостоящего оборудования.

Кристаллические материалы исследуют с применением рентгенодифракционных методов. Помимо фазового состава они позволяют оценить внутренние напряжения, параметры элементарных ячеек кристаллических фаз, а также размер областей когерентного рассеяния, который связан со средним размером частиц и влияет на ширину дифракционных пиков. В работе представлены результаты оценки повторяемости данных рентгенодифракционных экспериментов для порошков нитрида кремния Si₃N₄ различной дисперсности и с различными исходными соотношениями фаз α-, β-Si₃N₄. Определяли относительную погрешность измерения дифракционных пиков детектором интенсивности и абсолютную погрешность расчета параметров элементарных ячеек фаз методом Ритвельда. Средний размер частиц исходных порошков анализировали с применением растровой электронной микроскопии. Рентгенодифракционные исследования проводили по схеме Брэгга – Брентано с использованием излучения CuKα (λ = 1,5406 Å). С каждым порошком была проведена серия из трех экспериментов. Установлено, что относительная погрешность измерения интенсивности детектором не превышает 2 % для пиков, соответствующих критерию 3σ, а абсолютная погрешность определения параметров элементарных ячеек фаз методом Ритвельда — 0,001 Å. Полученные результаты могут быть использованы для оценки стабильности работы дифрактометра как с образцами на основе нитрида кремния, так и материалами, отличными по составу и структуре, в особенности субмикронными. При этом погрешность параметров, получаемых с помощью рентгеновского фазового анализа, можно учитывать, не прибегая к статистическим оценкам, как в методе наименьших квадратов.

При исследовании пластических свойств металлических материалов при растяжении существенное значение имеет начальная расчетная длина образца, влияющая на конечные результаты. В случае определения кратковременных механических свойств материалов оболочечных труб твэлов с помощью кольцевых образцов вычисление начальной расчетной длины рабочей их части затруднено, поскольку пластическая деформация кольцевого образца неоднородна (неравномерно распределена по периметру). Эту особенность учитывают с помощью коэффициента заторможенности деформации. В работе представлены результаты определения коэффициента заторможенности деформации для вычисления начальной расчетной длины рабочей части кольцевого образца из оболочки твэла. Предложен экспериментальный способ определения коэффициента с учетом измерений распределения пластической деформации на отдельных участках по периметру образца. Метод заключается в растяжении кольцевых и овализованных образцов с метками на торцевой поверхности. Установлено, что для кольцевых и овализованных образцов из оболочки твэла реактора БН-600 коэффициент деформации составляет k = 0,50 ± 0,04, расчетная длина — l₀ = 6,1 ± 0,4 мм. Анализ фактической относительной деформации рабочих частей и сопоставление с относительным удлинением показали, что при растяжении овализованных образцов воспроизводятся более высокие значения относительной пластической деформации по сравнению с кольцевыми. Полученные результаты и предложенный способ могут быть использованы при определении констант материалов оболочечных труб твэлов реакторов на быстрых нейтронах.

Пробоподготовку для определения химико-технологических свойств углей проводят стандартными методами при контакте угольных проб с воздухом. При этом в процессе измельчения внешняя поверхность образующихся мелких частиц неизбежно окисляется присутствующим в воздушной среде молекулярным кислородом. Поэтому физико-химические свойства лабораторной пробы не соответствуют свойствам исходного нативного угля или угля более крупноразмерных фракций. В работе представлены результаты исследования образцов лабораторных проб низкометаморфизованного угля. Подготовку нативного образца угля проводили в условиях чистой инертной среды (азот) перчаточного бокса. Для характеристики изменения поверхности угольных частиц использовали ИК- и ЭПР-спектроскопию, химический функциональный анализ кислородных групп, определение удельной поверхности, а также методы определения смачиваемости (определение краевого угла смачивания по капле жидкости и скорости поглощения капли в угольный брикет). Показано, что способ подготовки угольных проб существенно влияет на функциональный состав и гидрофильность внешней поверхности угольных частиц. Полученные результаты могут быть использованы для определения свойств нативных пластовых углей, совершенствования технологий подготовки угольных проб, обогащения и переработки углей.

Исследованы результаты аппроксимации приведенных диаграмм деформирования при сдвиге в плоскости листа в условиях квазистатического нагружения 25 различных однонаправленных и ортогонально-армированных полимерных композиционных материалов. Аппроксимацию проводили с использованием кусочно-заданных функций для двух случаев разбиения кривой деформирования на отдельные участки — на два и на три участка. Первый участок — линейный и соответствует закону Гука. Второй и третий участки — нелинейные, для их описания разработано несколько различных вариантов относительно простых по структуре функций, имеющих три – четыре независимых параметра (коэффициента), которые определяли из граничных условий в характерных точках диаграммы деформирования полимерного композиционного материала. Данный подход позволил для аппроксимации кривой деформирования использовать минимально необходимое количество экспериментальных характеристик материала. Каждая разработанная функция, а также ее производная непрерывны на всех участках диаграммы деформирования. Погрешность аппроксимирующих функций оценивали по критериям, основанным на отклонениях между расчетными и экспериментальными значениями напряжения сдвига. Для всех рассмотренных материалов в среднем и для каждого материала в отдельности определяли наилучшие функции, имеющие наименьшую погрешность аппроксимации. Показано, что в среднем аппроксимация по трем участкам имеет погрешность в 2,5 раза ниже, чем аппроксимация по двум участкам. Однако для некоторых конкретных материалов аппроксимация по двум участкам оказалась более точной. Для трех из 25 рассмотренных материалов представлены примеры аппроксимации диаграмм деформирования при сдвиге в плоскости листа для случаев разбиения кривой деформирования на два или три участка. Полученные в работе аппроксимирующие функции рекомендуется использовать при моделировании напряженно-деформированного состояния слоистых полимерных композиционных материалов с учетом нелинейности деформирования материалов при сдвиге в плоскости листа на основе минимально необходимого количества экспериментальных характеристик.

Способы крепления элементов конструкций, выполненных из волокнистых композитов, к другим элементам конструкций практически не отличаются от применяемых для металлов. При наиболее распространенном болтовом креплении в элементе высверливают отверстие, т.е. удаляют часть материала элемента, вследствие чего около отверстия возникает концентрация напряжений. Поэтому при проектировании и расчете болтовых соединений металлических элементов ответственных конструкций возникают определенные сложности. Ясно, что применение композитов связано с большими проблемами. В этом случае одновременно изготавливают и элемент конструкции, и материал именно для этого элемента. Последующая механическая обработка крайне нежелательна, поскольку нарушает целостность элемента и, следовательно, несущую способность всей конструкции. На 90 % эффективность применения композитов зависит от технологии изготовления материала-элемента. Цель данной работы — экспериментально-теоретическое исследование влияния отверстий, изготовленных по различным технологиям, на снижение прочности стеклопластиковых образцов с различными схемами укладки волокон. Проведено сравнение коэффициента концентрации напряжений с коэффициентами снижения прочности для отверстий, изготовленных сверлением и раздвижением волокон без их разрушения. Представлены результаты испытаний на растяжение специально изготовленных композитных образцов с центральными отверстиями и разными структурами армирования: [0], [0/90], [0/±45/90]. Рассчитанные по результатам эксперимента коэффициенты снижения прочности оказались значительно ниже коэффициентов концентрации напряжений. Рассмотрены причины данного эффекта, а также дана оценка характерного радиуса кривизны после «затупления» отверстия в композитном образце. Полученные результаты исследования позволили сделать выводы об эффективности технологии получения отверстий в композитных образцах без разрушения волокон, а также о влиянии числа семейств волокон на коэффициент снижения прочности около отверстий.

Исследованы основные особенности механизмов разрушения при циклическом нагружении металлических и композитных материалов и на их основе разработаны подходы к проведению испытаний на усталость и живучесть металлокомпозитной (гибридной) конструкции для подтверждения ее безопасной эксплуатации. Установлено, что композиты из-за своей гетерогенности, обусловленной анизотропией материала, наличия технологических дефектов и различных природных неоднородностей в структуре имеют более высокое рассеяние, чем металлы, как по статическим, так и по усталостным свойствам. Это приводит к необходимости испытаний для подтверждения ресурса двух идентичных натурных конструкций — металлической части и композитной части. Усталостные испытания конструкций следует проводить различными спектрами переменных нагрузок, которые отличаются размером блока переменных нагрузок, уровнями «высоких» и «малых» нагрузок и коэффициентом увеличения нагрузки. Для проведения в приемлемые сроки усталостных испытаний композитной части конструкции необходимо либо увеличивать нагрузки спектра переменного нагружения, либо вводить дополнительные циклы «перегрузки». Исходя из условия равенства вероятностей неразрушения для металлической и композитной частей конструкции, получены соотношения для определения коэффициента увеличения нагрузки k_σ и числа циклов «перегрузки» n. Коэффициент увеличения нагрузки где m_c, m_m — показатели степени кривых усталости композита и металла; η_c, η_m — коэффициенты надежности при испытании композитной и металлической частей. Потребное число циклов «перегрузки» определяется соотношением где σ_{eq п}, σ_eq — эквивалентные напряжения цикла перегрузки и спектра переменных нагрузок.