Главная – Журналы – Поиск по журналам

Высокотемпературные керамические материалы C_f/ZrB₂-SiC, состоящие из тугоплавкой матрицы ZrB₂-SiC, армированной непрерывными углеродными волокнами (Cf), представляют повышенный интерес для разработки теплозащиты нового поколения двигательных установок, призванных работать в экстремальных условиях температур, механических нагрузок и агрессивных газовых потоков. В фокусе исследований таких композитов - окислительная и абляционная устойчивость, которые являются определяющими характеристиками для практического применения высокотемпературных материалов. В настоящей работе высокотемпературные композиты Cf/ZrB₂-SiC были получены методом керамических препрегов, основанном на пропитке углеродного жгута керамической суспензией, формировании однонаправленных керамических лент с последующей их выкладкой, пиролизом и силицированием. Методом электронной микроскопии с привлечением энерго-дисперсионного анализа, выполненного при разных ускоряющих напряжениях, изучена морфология и распределение фаз по объему керамических композитов C_f/ZrB₂-SiC. Впервые исследовано поведение таких материалов в условиях воздействия скоростного потока плазмы при температуре вплоть до 2100 °С. Давление воздуха составляло 0.35 МПа, расход воздуха - 6 м³/ч. Композит демонстрирует устойчивое поведение вплоть до 2000 °С в течение 300 с. Проведен сравнительный анализ микроструктуры композита до и после газодинамических испытаний. Определены фазовый и элементный состав, а также морфология сечения композита. Показано, что абляционная устойчивость композита обусловлена формированием сложной микроструктуры, в которой можно выделить несколько подслоев, каждый из которых препятствует диффузии кислорода внутрь композита. Повышение температуры до 2100 °С приводит к значительной деградации композита. Полученные данные могут быть использованы для дальнейшего совершенствования состава высокотемпературных композитов, пригодных для устойчивого функционирования деталей и узлов энергетических установок в экстремальных условиях.

Разработана эффективная методика подготовки проб и определения содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в бурых углях Азейского месторождения высокочувствительным методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой. Относительные стандартные отклонения при определении РЗЭ полуколичественным и количественным методами не превышают 15 и 8 мас. % соответственно. Суммарное содержание редкоземельных элементов составляет 0.92±0.07 кг/т угля и подтверждено независимым методом спектрофотометрии с арсеназо III.

Смешанные кристаллы бетулина с дикарбоновыми кислотами получены с помощью механохимической активации при добавлении небольших количеств органических растворителей. Образование смешанных кристаллов подтверждено методами рентгенофазового анализа, термического анализа, ИК-спектроскопии. Для образования смешанных кристаллов важны присутствие растворителя, оптимальное соотношение компонентов, продолжительность механической обработки. С целью обоснования выбора растворителя для приготовления смешанных кристаллов бетулина проведено сравнение растворителей различной полярности. Показано, что смешанные кристаллы образуются, если при механической обработке используются растворители, способные эффективно растворять дикарбоновую кислоту. Для сравнения с механохимическим методом смешанные кристаллы бетулина были получены при нагревании смеси исходных реагентов. Наблюдаемые с помощью сканирующей электронной микроскопии морфологические изменения при нагревании реакционных смесей также свидетельствуют об образовании смешанных кристаллов. Показано, что при растворении смешанных кристаллов в воде образуются растворы с повышенной концентрацией бетулина, причем увеличение длины алифатической цепи кислоты приводит к снижению скорости выделения бетулина в раствор.

Исследован процесс растворения металлического висмута в азотной кислоте и проведено сравнение экологически чистых способов получения азотнокислых растворов висмута, основанных на предварительном окислении висмута, а также на его растворении в присутствии карбамида или нитрата аммония. Установлено, что растворение висмута в присутствии нитрата аммония при молярном отношении нитрата аммония к висмуту, равном 1.5-3.5, и температуре 70±5 °С позволяет устранить выделение оксидов азота в газовую фазу и получить раствор с высокой концентрацией по висмуту. Показана целесообразность двухстадийной гидролитической переработки висмутсодержащего азотнокислого раствора с целью очистки висмута от примесных металлов. Первая стадия - проведение водного гидролиза висмутсодержащего раствора добавлением раствора азотнокислого висмута в нагретую до 60 °С воду при объемном отношении воды и висмутсодержащего раствора 9 : 1, а вторая - доосаждение висмута из маточного раствора после водного гидролиза добавлением к нему раствора карбоната аммония до рН 1 при 55±5 °С. На основании проведенных исследований разработаны экологически безопасные технологии получения оксогидроксонитрата висмута состава [Bi₆O₅(OH)3](NO₃)₅•3H₂O и пентагидрата нитрата висмута Bi(NO₃)₃•5H₂O, а также оксида висмута(III) квалификации “ос. ч.”. В результате восстановления оксида висмута(III) в расплаве гидроксида натрия, содержащего серу, при 500 °С и при соотношении оксид висмута(III)/гидроксид натрия/сера, равном 1.00 : 1.31 : 0.20, получен металлический висмут высокой чистоты.

Физико-химические и фармакологические свойства механохимически синтезированных супрамолекулярных систем/комплексов типа “гость - хозяин” изучались в рамках исследований институтов Сибирского отделения Российской академии наук в сотрудничестве с китайским Чжэцзянским технологическим университетом. “Гость” - это молекула лекарственного вещества, а “хозяин” - частица-носитель - макромолекула полисахарида, мицелла сапонинов, частица диоксида кремния и т. д. Усиление фармакологического действия таких структур достигается за счет повышения растворимости в воде и проницаемости молекул лекарственных средств через биологические мембраны. Наиболее эффективными “хозяевами” среди изученных переносчиков выступают растительные метаболиты - глицирризиновая кислота и ее соли, а также полисахарид арабиногалактан из древесины лиственницы сибирской. Для получения водорастворимых супрамолекулярных систем из твердых дисперсий компонентов была разработана оригинальная твердофазная механохимическая технология. В этом случае супрамолекулярные системы образуются в процессе твердофазного синтеза или путем растворения полученных дисперсий в водных средах. В результате исследований большого количества широко используемых лекарственных веществ различных фармакологических классов было показано, что включение их молекул в супрамолекулярные системы позволяет значительно повысить биодоступность, эффективность и безопасность их действия и значительно (в 2-150 раз) снизить эффективную терапевтическую дозу, а также уменьшает (вплоть до полного исчезновения в некоторых случаях) вредные побочные эффекты. В настоящей работе приведен краткий обзор исследований, выполненных в основном за последние 10 лет.

Проточные ванадиевые батареи (ПВБ) получают все большее распространение в качестве дешевых и надежных аккумуляторов электричества. По своему принципу работы ПВБ очень похожи на топливные элементы: они содержат жидкий энергоноситель (перезаряжаемый электролит) и стек (топливный элемент, в котором протекает электрохимическая реакция). Для дальнейшего развития данных систем в рамках стратегии энергоэффективности необходимо повышение их коэффициента полезного действия (КПД), так как сейчас он составляет 60-65 %. В настоящей работе разработаны и исследованы новые электродные материалы - комбинированные электроды, которые позволяют снизить внутреннее сопротивление ячейки (единичного элемента конструкции стека). Для достижения этого результата предложено снизить сопротивление, связанное с переносом заряда на поверхности электрода, за счет формирования на поверхности электрода (войлока) активного слоя с высокой удельной поверхностью. Активный слой представлял собой электропроводящий технический углерод марки CH210 (сажа), для увеличения гидрофильности которого предварительно была проведена функционализация (поверхность была окислена в концентрированном пероксиде водорода при повышенном давлении и температуре). Электрохимические измерения показали, что нанесение активного слоя повышает КПД ячейки на 8.6 % при плотности тока 50 мА/см², таким образом подтверждая работоспособность данного подхода.

Установлены формы нахождения железа в бентонитовой глине месторождения “Кайбальское-2” c применением теоретических и экспериментальных методов (элементный анализ, сканирующая электронная микроскопия и элементное картирование, порошковая рентгеновская дифракция с анализом по методу Ритвельда, мессбауэровская спектроскопия, электронная спектроскопия диффузного отражения и квантово-химическое моделирование). Валовое содержание Fe₂O₃ составляло 8 мас. %; содержание монтмориллонита - 65 мас. %. Минералов, способных содержать значительные количества железа, не обнаружено, однако железо может изоморфно замещать алюминий в октаэдрических слоях монтмориллонита. Результаты сканирующей электронной микроскопии с элементным картированием показали, что незначительное количество железа сосредоточено в виде включений оксидов и гидроксидов в кварце и алюмосиликатах. Основная его масса равномерно распределена в агломератах алюмосиликатов, т. е. железо изоморфным замещением включено в структуру монтмориллонита. Согласно данным мессбауэровской спектроскопии, железо представлено ионами Fe³⁺ в октаэдрическом положении. В электронных спектрах диффузного отражения в результате внедрения железа в структуру монтмориллонита наблюдается появление полос поглощения со стороны больших длин волн (при 420-600 нм), что подтверждается квантово-химическим моделированием. На основе новых установленных сведений предложены перспективные направления рационального использования бентонита месторождения “Кайбальское-2”.

Выполнено экспериментальное моделирование острого воспаления в легких у мышей путем ингаляции аэрозоля липополисахарида из микробной клетки Salmonella typhi. Показано, что после ингаляционного аэрозольного введения в течение 60 мин липополисахарида (размер частиц 1.1±0.1 мкм) в дозе 5.3 мкг/кг на (5-7)-е сутки наблюдается выраженное гемодинамическое и эмфизематозное обратимое изменение в легких, характерное для острого воспаления легких.

Показана возможность селективного ионообменного выделения ионов редкоземельных элементов (РЗЭ), в частности La³⁺, из слабокислых растворов, содержащих избыток ионов Аl³⁺ и Fe³⁺. Сорбцию РЗЭ и Al³⁺ проводили в статических и динамических условиях с помощью хелатообразующего амфолита Purolite S-930 в Na-форме. Избирательную десорбцию РЗЭ осуществляли, промывая колонку водным раствором этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), при этом ионы Al³⁺ остаются в колонке. Оптимизированы условия выделения ионов La³⁺, исследован механизм их сорбции. Эксперимент подтвердил возможность эффективного извлечения лантана при оптимальном pH 4.0 и температуре 25 °C. Увеличение температуры до 65 °C снижает время установления сорбционного равновесия с 5 до 3 ч при начальной концентрации лантана 2.4 мг/л. Рассчитаны значения эффективной энергии активации процесса (36.9 кДж/моль) и величины предельной сорбции (322 мг/г). Показано влияние концентрации ЭДТА на эффективность десорбции ионов La³⁺ в присутствии Al³⁺. Разработанная методика использована для сорбционной очистки РЗЭ-содержащего технологического раствора, получаемого в ходе комплексной фторидной переработки отработанных катализаторов крекинга нефти. Сорбционная очистка этого раствора в лабораторных условиях позволяет получить достаточно чистый концентрат (суммарное содержание оксидов РЗЭ ~85 мас. %). Избирательная десорбция с иминодиацетатного амфолита позволяет сконцентрировать РЗЭ из технологического раствора в 30 раз, при этом их потери не превышают 20 %.

Синтезированы флуоресцентные конъюгаты сывороточного альбумина человека и цитостатического препарата - монометилауристатина F, имеющего расщепляемый пептидный линкер ValCit. В синтезе использованы стратегии прямого присоединения терапевтического пептида к альбумину и присоединение с помощью N-трифторацетилгомоцистеинового линкера. Методом конфокальной микроскопии установлено, что конъюгат, содержащий гомоцистеиновый линкер, эффективно накапливается в цитоплазме опухолевых клеток линии MCF-7, в то время как конъюгат, полученный прямым присоединением пептида к белку, накапливается преимущественно на поверхности клеток. Исследования конъюгатов in vitro на линиях клеток MCF-7 и T98G выявили проявление большей цитотоксичности монометилауристатина F в отношении раковых клеток линий MCF-7 и T98G после его присоединения к альбумину. Установлено, что конъюгат, содержащий гомоцистеиновый линкер, проявлял большую цитотоксичность в сравнении с конъюгатом, полученным прямым присоединением монометилауристатина F к альбумину, несмотря на меньшую нагрузку белка терапевтическим пептидом.