научный журнал по химии Химическая физика ISSN: 0207-401X

ЕГОРОВ А.Г., САФРОНОВ А.И., ТИЗИЛОВ А.С. — 2015 г.

На основе модели очагового теплового зажигания исследован процесс воспламенения турбулентного потока аэровзвеси частиц алюминия порошка марки АСД-4. Определен критический радиус очага зажигания и выявлено влияние начальной турбулентности на развитие очага.

БОРЕЙШО А.С., ЕРШКОВ М.Н., ЛЕБЕДЕВ В.Ф., ПОГОДА А.П., СМЕТАНИН С.Н., ХАХАЛИН И.С. — 2015 г.

Проведены исследования параметров генерации ИАГ:Nd3+-лазеров с многопетлевыми самоорганизующимися ОВФ-резонаторами при использовании пассивного лазерного затвора на кристалле ИАГ:Cr4+. Показано, что модуляция добротности ОВФ-резонатора обусловлена не только насыщением поглощения пассивного затвора, но и модуляцией дифракционной эффективности голографических решеток насыщающегося усиления активной лазерной среды на кристалле ИАГ:Nd3+.

ДОЛГОБОРОДОВ А.Ю., ЕРМОЛАЕВ Б.С., КИРИЛЕНКО В.Г., МОНОГАРОВ К.А., СТРЕЛЕЦКИЙ А.Н., ТЕСЕЛКИН В.А., ШЕВЧЕНКО А.А. — 2015 г.

Изучены свойства механоактивированных энергетических композитов на основе алюминия и перхлората калия, отличающихся высокими скоростями самоподдерживающихся химических реакций в условиях горения и детонации. Приводятся результаты опытов по горению и переходу горения в детонацию, а также по чувствительности композитов к трению. В опытах варьируются длительность активации и содержание алюминия в смеси. Опыты по переходу горения в детонацию в механоактивированых композитах дополнены результатами численного моделирования. Получено качественное согласие расчетов с экспериментом по динамике развития взрывной волны и скорости установившейся детонации. Показано, что наблюдаемый процесс значительно (почти на 40%) ниже по скорости по сравнению с нормальной детонацией, значение скорости которой получено путем термодинамического расчета.

МИХАЙЛОВА В.А., МИХАЙЛОВА Е.А. — 2015 г.

Проведено исследование влияния торсионной моды, моделирующей скручивающие движения донорного и акцепторного фрагментов относительно связывающего их мостика, на динамику горячей рекомбинации зарядов с учетом отклонения от приближения Кондона. В рамках второго порядка нестационарной теории возмущений по параметру электронной связи получено аналитическое выражение для скорости горячей рекомбинации зарядов и сделана количественная оценка масштаба влияния отклонения от приближения Кондона на динамику распада возбужденного состояния донорно-акцепторного комплекса, сформированного вследствие его фотовозбуждения коротким лазерным импульсом на частоте полосы с переносом заряда. Показано, что отклонение от приближения Кондона может как ускорить, так и затормозить распад возбужденного состояния донорно-акцепторного комплекса, в зависимости от того, увеличивается или убывает параметр электронной связи в ходе колебательного движения донорного и акцепторного фрагментов комплекса.

СУРЖИКОВ С.Т. — 2015 г.

Представлен двумерный численный анализ экспериментальных данных по степени ионизации сжатого слоя у поверхности космического аппарата, имеющего форму затупленного по сфере конуса, при скорости полета более 7 км/с на высотах 61–81 км. Обсуждаемые данные летного эксперимента получены в рамках исследовательского проекта RAM-C. Представлена модель неравновесных физико-химических процессов в сжатом слое за фронтом головной ударной волны, газодинамика которого описывается уравнениями Навье–Стокса. Исследованы разные модели химической кинетики с учетом процессов неравновесной диссоциации и ассоциативной ионизации. При использовании моделей неравновесной диссоциации достигнуто хорошее описание летных данных по концентрации электронов не только в условиях, близких к равновесным, но также в условиях отсутствия термализации внутренних степеней свободы молекул высокотемпературного воздуха в сжатом слое.

АКУЛИНИН Д.А., КРЫЛОВ И.Р., ЧУБЫКИН А.Д. — 2015 г.

Экспериментально получены двухфотонные сателлиты в спектре насыщения поглощения молекулы SiF4, дана интерпретация сателлитов. На основе интерпретации определено расщепление подуровней и сделан вывод о том, что переходы относятся к P-ветви колебательного перехода молекулы.

БАСЕВИЧ В.Я., БЕЛЯЕВ А.А., МЕДВЕДЕВ С.Н., ПОСВЯНСКИЙ В.С., ФРОЛОВ С.М. — 2015 г.

Цель работы – построение детального кинетического механизма окисления и горения изобутана, описывающего как высокотемпературные реакции, так и многостадийный процесс в области низких температур. Изобутан выбран потому, что он – первый член гомологического ряда изомеризованных алканов, причем для более высокого члена ряда – изооктана – в экспериментах наблюдалось многостадийное самовоспламенение. Показано, что при определенных условиях самовоспламенение изобутана происходит в три стадии, характерные для нормальных алканов и изооктана: холодное и голубое пламена, а также горячий взрыв. По предложенному детальному кинетическому механизму выполнены расчеты самовоспламенения и распространения пламени и проведено сравнение результатов расчетов с известными экспериментальными данными. Получено удовлетворительное качественное и количественное согласие результатов. Рассмотрены процесс самовоспламенения от сжатия и повышенная антидетонационная стойкость изобутана при самовоспламенении в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Оказалось, что антидетонационные свойства у изобутана выше, чем у нормального бутана.

ДОЛГОБОРОДОВ А.Ю., КОЛБАНЕВ И.В., ЛЕОНОВ А.В., МУДРЕЦОВА С.Н., СИВАК М.В., СТРЕЛЕЦКИЙ А.Н., ТЕСЕЛКИН В.А. — 2015 г.

Методами рентгенодифракционного анализа, микроскопии и адсорбции (по БЭТ) проанализирован генезис дефектной структуры (размеры частиц, размеры областей когерентного рассеивания (ОКР), концентрации дислокаций, двух типов деформационных и двойниковых дефектов упаковки (ДУ)) магния при его механической активации в вибрационной мельнице в присутствии добавок жидкой среды. Кроме того, для активированных образцов проверяли динамические механические свойства (используя вертикальный копер К-44-2) и способность магния к окислению на воздухе при нагреве в ячейке дифференциально-сканирующего калориметра. До доз механической активации около 5 кДж/г накопление хаотически расположенных дислокаций и деформационных ДУ сопровождается увеличением пластичности материала. При более высоких дозах полигонизация дислокаций приводит к резкому уменьшению размеров ОКР и снижению пробега дислокации, в результате чего происходит охрупчивание материала. Изменение механических свойств подтверждается симбатным изменением внешнего размера частиц и проявляется на осциллограммах давления при импульсном нагружении прессованных слоев Mg. Механическая активация приводит к увеличению глубины окисления магния кислородом, но не влияет на температуру начала окисления. Предложена методология активации магния с добавками, приводящей к формированию высокодисперсных образцов последнего с пониженной на 150°С температурой окисления.

ГЛУШКОВ Д.О., КУЗНЕЦОВ Г.В., СТРИЖАК П.А. — 2015 г.

Выполнено математическое моделирование процесса твердофазного зажигания конденсированного вещества одиночной, нагретой до высоких температур металлической частицей в форме диска в условиях неидеального теплового контакта на границе “частица–топливо”, обусловленного естественной шероховатостью поверхности последнего. В результате численного исследования процесса установлены диапазоны изменения начальной температуры локального источника энергии и параметра, характеризующего шероховатость поверхности топлива, при которых лучистый теплообмен в области газового зазора между частицей и топливом существенно (до 25%) влияет на значения основной интегральной характеристики процесса – времени задержки зажигания.

ИНГЕЛЬ Ф.И., МАКАРОВА А.С., ТАРАСОВА Н.П. — 2015 г.

Отсутствие количественных характеристик “планетарных границ” химического загрязнения биосферы является источником повышенного риска для человечества, поскольку осложняет контроль выхода глобальной системы за пределы устойчивости. При этом необходимо отметить, что химическое загрязнение приводит не только к отрицательным последствиям для биоты и для здоровья человеческой популяции. Оно также оказывает влияние на “социальное здоровье” общества, поскольку состояние психологического комфорта сменяется эмоциональной дезадаптацией. Результатом являются депрессия, повышенная тревожность, снижение производительности труда, увеличение вероятности возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций, обусловленных человеческим фактором. Все это, в свою очередь, приводит к экономическим потерям. Зеленая химия является одним из инструментов выхода из образующегося порочного круга (цикла с положительной обратной связью). Однако для успешной реализации данного направления требуются совместные усилия бизнес-сообщества и государства. Государство должно обеспечить административно-правовую основу, установив критерии для оценки химической опасности. Бизнес-сообщество, в свою очередь, должно разработать конкретные стратегии внедрения принципов зеленой химии на российских производствах.

ЛУКИН А.А., МАЗУР А.С., МОРОЗОВ В.А., САВЕНКОВ Г.Г. — 2015 г.

Исследовано инициирование зажигания порошковой композиции нитроцеллюлозы и нитроглицерина, а также смеси этой композиции со свинцовым суриком и цирконием в различной пропорции с помощью сильноточного электронного пучка. Приведены экспериментальные результаты по оценке влияния воздействия электронного пучка на тепловую чувствительность исследованных энергонасыщенных материалов. Показана решающая роль в их зажигании катодного факела, который генерируется с катода вслед за электронным пучком.

ЕФИШОВ И.И., ЗАХАРЕНКОВА И.Е., РАДИЕВСКИЙ А.В., ТЕПЕНИЦЫНА Н.Ю., ЧЕРНЯК Ю.В., ШАГИМУРАТОВ И.И., ЯКИМОВА Г.А. — 2015 г.

В работе представлены результаты по использованию отечественной навигационной системы ГЛОНАСС для измерения абсолютной величины полного электронного содержания (TEC – Total Electron Content) ионосферы. Представлены особенности конфигураций и различий в параметрах систем ГЛОНАСС и GPS; дан анализ того, как они отражаются на определении TEC. Проведен также статистический анализ по сравнению измерений TEC при использовании для наблюдений систем ГЛОНАСС и GPS, показана высокая степень корреляции измерений для обеих систем. Исследования показали, что использование двух систем расширяет возможности применения их для изучения структуры и динамики ионосферы. Для восстановления суточного поведения TEC ионосферы над станцией наблюдения предложено взять в качестве исходных данных фазовые измерения. Преимуществом последних перед групповыми измерениями является не только их высокая точность, но и меньшее влияние многолучевости. Реализованная методика обработки фазовых наблюдений для системы ГЛОНАСС является элементом разрабатываемой в Западном отделении ИЗМИРАН системы мониторинга ионосферы для Европейской части России.

ИВАНОВА Н.А., КУМПАНЕНКО И.В., ПАНИН Е.О., РОЩИН А.В., САХАРОВА Н.А. — 2015 г.

Изучена адсорбция нефти и нефтепродуктов пенополиуретанами. Определены зависимости удельной поверхности образцов пенополиуретанов от их плотности. Показано, что в рассмотренном интервале значений последней зависимости описываются монотонно спадающей экспоненциальной кривой. Измерены зависимости сорбционной емкости образцов пенополиуретанов от удельной поверхности для бензина, дизельного топлива, сырой нефти, индустриального масла и мазута. Обнаружено, что зависимости описываются возрастающими кривыми с небольшим разбросом экспериментальных данных. Исследована регенерация пенополиуретанов, насыщенных углеводородами. Определено влияние числа циклов регенерации на сорбционную емкость образцов пенополимеров. Установлено, что пенополиуретаны с плотностью 0.020-0.022 г/см3 и удельной поверхностью 0.063-0.074 м2/г более всего подходят для очистки разливов нефти и нефтепродуктов.

БЕЛОУШКО К.Е., КНЯЗЕВА М.А., НАМГАЛАДЗЕ А.А. — 2015 г.

Для исследования влияния межпланетного магнитного поля (ММП) на ионосферные электрические поля была произведена модификация блока расчета электрического поля в глобальной трехмерной нестационарной модели верхней атмосферы Земли (UAM). Реализован способ задания пространственно-временных распределений продольных токов (FAC), текущих между ионосферой и магнитосферой Земли, по данным эмпирической модели Лукьяновой, основанной на статистических картах распределения FAC по магнитным данным спутников Orsted, CHAMP и Magsat и учитывающей зависимость FAC от ММП. Для верификации модифицированной версии UAM проведены модельные расчеты глобального распределения электрического поля для двух случаев ориентации вектора ММП: By = Bz = 0 и By = 0, Bz = –5 нТл. Анализ рассчитанных широтно-долготных распределений в геомагнитных координатах плотности продольных токов и потенциала электрического поля на высоте 175 км показал, что модифицированная версия UAM позволяет учитывать зависимость ионосферных электрических полей от ММП, влияние токов зоны 3 и сезонную вариацию продольных токов.

АПАРИНА Е.В., ЗЕЛЕНОВ В.В., КАШТАНОВ С.А., ШАРДАКОВА Э.В. — 2015 г.

мономолекулярного распада поверхностного комплекса. го изменения коэффициента захвата = + c1t и определены зависимости его параметров и c1 от концентрации NO2: = c2 + c3[NO2], c1 = k[NO2] c константами c2 = (6.5 ± 1.3) · 103, c3 = (5.6 ± 1.3) · 10-10 см3 · молекул-1, k = (2.4 ± 0.2) · 10-10 см3 · молекул-1 · с-1. В качестве газофазных продуктов захвата NO2 на саже зарегистрированы NO и HONO. При этом продукт NO количественно соответствует половине израсходованного реагента NO2. Экспериментально установлено, что при повышении влажности не изменяется как коэффициент захвата, так и состав и соотношение его продуктов. Предложено описание начального захвата NO2 на метановой саже с использованием лэнгмюровской модели адсорбции, в которой захват рассматривается как последовательность элементарных стадий, включающих обратимую адсорбцию, образование поверхностного комплекса и его последующий мономолекулярный распад с образованием продуктов. Из модельного описания экспериментальной зависимости = f([NO2]) определена константа Лэнгмюра KL = (8.6 ± 2.6) · 10-14 см3 · молекул-1 для пары NO2/метановая сажа, а также оценены константа скорости kd = (530 ± 160) c-1 десорбции NO2 на саже и константа скорости kr = (8.2 ± 2.5) · 10-2 c-1 мономолекулярного распада поверхностного комплекса.

ДОВБНЯ Д.В., ДОНОВА М.В., ФОКИНА В.В., ХОМУТОВ С.М. — 2015 г.

Селективная микробиологическая конверсия растительных стеринов позволяет получить ключевой интермедиат синтеза жизненно важных стероидных фармацевтических субстанций группы глюкокортикоидов – -гидроксиандрост-4-ен-3,17-дион (9-ОН-АД). В настоящей работе показано, что в качестве субстратов для микробиологической трансформации можно использовать обогащенные стеринами промышленные отходы переработки растительного сырья, а именно неомыляемый остаток таллового пека и его производные. Ряд простых и эффективных 1–2-стадийных методов фракционирования позволил получить производные, содержащие 51–88% (по массе) трансформируемых стеринов. Проведен сравнительный анализ динамики процессов биоконверсии полученных стеринобогащенных фракций таллового пека и коммерческого фитостерина. Показано, что биоконверсия ряда обогащенных стеринами образцов при скорости накопления продукта, в 2–2.5 раза меньшей, чем в контрольном образце (коммерческий фитостерин), приводит к достижению приемлемых значений мольного выхода 9-ОН-АД в интервале 53–57%. Полученные результаты позволяют сократить технологический путь от первичных продуктов переработки возобновляемого сырья (сопутствующие продукты переработки древесины) до целевых стероидных фармацевтических субстанций, получаемых из 9-ОН-АД.

ГАЙДАМАКА С.Н., ГЛАДЧЕНКО М.А., ЛИФШИЦ А.Б., МУРЫГИНА В.П., ЧЕРЕНКОВ П.Г. — 2015 г.

Исследован процесс твердофазной аэробной деградации нитроцеллюлозосодержащего осадка сточных вод Алексинского химического комбината методом лабораторного моделирования с активированной аборигенной микрофлорой. Применение данного метода при регулировании физико-химических параметров (рН среды и интенсивность аэрации) позволило получить среднюю эффективность удаления нитроцеллюлозы (НЦ) до 26.3% за 9 сут. Определены кинетические характеристики процесса ферментации: константы скоростей деградации и времена полураспада нитроцеллюлозы составили 0.026–0.036 сут-1 и 20–27 сут соответственно. Оптимум функционирования аборигенного микробного сообщества, способного разлагать НЦ, достигается при влажности осадка выше 70%. С целью интенсификации процесса твердофазной ферментации в испытуемую массу осадка вносился гумат натрия как богатый источник органических веществ. Сравнительный анализ полученных результатов показал незначительное влияние физиологических доз гуматов на процесс деградации нитроцеллюлозы. Максимальная эффективность удаления нитроцеллюлозы при внесении 1.6% гумата натрия повысилась с 26.3% (базовый образец) до 29.4%.

АКОПЯН А.Г., АЛЕКСАНЯН А.Г., ДОЛУХАНЯН С.К., МНАЦАКАНЯН Н.Л., ТЕР-ГАЛСТЯН О.П., ШЕХТМАН В.Ш. — 2015 г.

Современная технология требует, чтобы вновь созданные материалы обладали не только определенным комплексом функциональных свойств, но также были твердыми, легкими, пластичными и легко обрабатывались. Интерметаллические соединения на основе системы Nb–Al занимают видное место среди современных материалов вследствие их исключительных свойств. Высокотемпературные интерметаллиды (Nb3Al, Nb2Al, NbAl3) на основе Nb и Al представляют большой интерес для авиакосмической техники, энергомашиностроения и т.д. Поэтому исследования по разработке новых способов получения указанных материалов, представленные в настоящей работе, являются весьма актуальными. Показано, что метод “гидридного цикла” (ГЦ) для синтеза сплавов тугоплавких металлов, разработанный в нашей лаборатории, успешно можно использовать также для получения алюминидов ниобия. Изучены основные закономерности и механизм процесса формирования алюминидов ниобия в ГЦ, получены все фазы, известные по фазовой диаграмме Nb–Al, показаны преимущества метода ГЦ по сравнению с традиционными. Процесс горения полученных алюминидов ниобия в атмосфере водорода методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза также изучен. Для аттестации образцов использовался следующий набор методов анализа: химический, дифференциально-термический, рентгенофазовый.

БЛОШЕНКО А.В., ИВАНОВА Н.А., КУМПАНЕНКО И.В., РОЩИН А.В., САХАРОВА Н.А. — 2015 г.

Изучена реакция окисления ультрадисперсного порошка активированного алюминия (УДПАА) водой. Под активированным алюминием здесь подразумевается алюминий, чья ювенильная поверхность покрыта пленкой водорастворимого полимера (полиэтиленоксида). Полимерная пленка, контактируя с водой, растворяется, и металлический алюминий вступает с последней в реакцию. Описан метод приготовления УДПАА с помощью шаровой мельницы. Изучены реакции УДПАА с водой в реакторах как закрытого, так и открытого типов. Для реактора закрытого типа определено влияние исходной массы УДПАА и соотношения Al : H2O на температуру и давление процесса, а также на состав твердых и газообразных продуктов реакции. Установлено, что при исходной массе УДПАА 100 г температура и давление реакции возрастают до сверхкритических значений для воды: T = 374.2°C, P = 22.14 МПа. Для реактора открытого типа наблюдается образование аэрозоля. Обнаружено, что для реакции 100 г исходного УДПАА с водой при соотношении Al : H2O, изменяющемся от 1 : 1 до 1 : 5, в аэрозоле присутствуют частицы алюминия с концентрацией CAl от 13 до 18 мас. %. Измерена зависимость маскирующей способности аэрозоля (M ) в ИК-области электромагнитного излучения ( = 3–14 мкм) от CAl. Зависимость M (CAl) описывается монотонно возрастающей функцией, причем максимум M = 1.9 м2/г наблюдается при CAl = 18%.

ЕГОРОВА И.Ю., ЗУБАИРОВ М.М., КУЗНЕЦОВ А.И., РОЩИН А.В., СЕЛЯНИНОВ Ю.О., ТИХОНОВ И.П., ХОЛСТОВ А.В. — 2015 г.

Изучены бактерицидные свойства серии из 20 бесхлорных биоцидных агентов, включающих моноаза-, диаза-, триаза-, тетраазадамантаны, их гомо- и дигомоаналоги. На основе полученных результатов было отобрано наиболее активное вещество – 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4.4.1.13.8 ]додекан, с которым был проведен весь комплекс исследований по изучению его биоцидного действия и фармакотоксикологических характеристик. Определены режимы дезинфекции для возбудителей вирусной и бактериальной этиологии различных таксономических групп. Показано, что данное соединение характеризуется высоким бактерицидным, вирулицидным, микоцидным и спороцидным действием и является перспективным для разработки промышленной технологии получения безопасного бесхлорного дезинфектанта.