ФХ-2022

О.А. Голованова
ФГБОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»

Аннотация: Благодаря развитию современных биотехнологий и разработке наноматериалов, в ближайшее время предполагается достижение нового, более качественного уровня в конструировании и улучшении характеристик внутрикостных имплантатов, используемых в ортопедии. Проведен синтез фосфата кальция из модельного раствора синовии в присутствии альбумина. Синтетические твердые фазыисследовали с помощью рентгеннофазового анализа, ИК-Фурье спектроскопии, сканирующейэлектронной микроскопии, энергодисперсионного анализа. Надосадочная жидкость проанализирована на содержание ионов Ca²⁺ и PO₄^3- для определения Ca/P соотношения. Получено, что альбумин не оказывают влияния на фазовый состав образцов: осадки однофазны и состоят из карбонат-гидроксилапатита Б-типа. Исследование структуры и морфологии твердой фазы показало, что присутствие белков приводит к формированию композитов с меньшей удельнойповерхностью, в сравнении с карбонат-гидроксилапатитом. Наибольший размер кристаллитов получен для образца карбонат-гидроксилапатит/альбумин с концентрацией альбумина 10 г/л. С помощью определения тепловых эффектов термического анализа выделено пять этапов термопреобразования в интервале температур 25-1000°С, для всех образцов основными этапами являются II – III, связанные с термодеструкцией органической добавки. При исследованиибиоактивности образцов выяснено, что при активной резорбции наиболее растворимыми являются образцы, синтезированные в присутствии альбумина с концентрацией более 7 г/л, а в случае пассивной резорбции композиты карбонат- гидроксилапатит/альбумин с концентрацией альбумина 5 и 7 г/л.
Ключевые слова: синтез, карбонат-гидроксилапатит, альбумин, рентгенофазовый анализ, ИК-Фурье спектроскопии, биорезорбируемость, термический анализ, удельная поверхность

С.И. Гудков^1,1, А.В. Солнышкин¹, Р.Н. Жуков², Д.А. Киселев^2
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Аннотация: В работе проведены исследования пироэлектрической активности наноразмерных тонких поликристаллических пленок ниобата лития, изготовленных методом высокочастотного магнетронного распыления и методом лазерной абляции, а также тонких поликристаллических пленок танталата лития, изготовленных методом высокочастотного магнетронного распыления. С использованием динамического метода исследования пироэлектрического эффекта выяснено, что все образцы обладают самопроизвольной поляризацией, возникающей во время постростового термического отжига. Оценка пироэлектрического коэффициента показала, что значения пирокоэффициента тонких пленок ниобата лития и танталата лития в несколько раз меньше значений пирокоэффициента для объемных кристаллов соответствующих материалов. Это может быть связано с тем, что вектор поляризации части зерен лежит в плоскости пленки, а также с существующими в объеме пленки и на границе раздела пленка/подложка ловушками, на которых носители заряда рекомбинируют и не участвуют в генерации пироэлектрического тока.
Ключевые слова: ниобат лития, танталат лития, тонкая пленка, динамический метод, естественная униполярность, самополяризация, самопроизвольная поляризации, пироэлектрический эффект, пироэлектрический коэффициент

Д.А. Зерница
«Мозырский государственный педагогический университет им. И.П. Шамякина»

Аннотация: Представлены результаты исследований структур быстрозатвердевших фольг сплавов системы Sn – Zn с низким содержанием легирующих элементов (до ~ 1,5 мас.%), сплавы околоэвтектических составов, а также сплавы, содержание легирующих элементов которых составляет 20-95 мас.%. В быстрозатвердевших сплавах, содержащих 1,5 мас.% Sn и 1,2 мас.% Zn, образуются пересыщенные твёрдые растворы, распадающиеся по механизму образования и роста зародышей новой фазыпри комнатной температуре. Сплавы составами 4,4 – 15 мас.% Zn после высокоскоростного охлаждения являются переохлаждёнными и пересыщенными обоими компонентами, и испытывают спинодальный распад с последующим образованием пересыщенных твёрдых растворов на основе Sn и Zn, распадающиеся при комнатной температуре. Во всех остальных сплавах формируется двухфазная структура из твёрдых растворов на основе Sn и Zn. Выявлено, что по мере перемещения фронта кристаллизации от поверхности контактирующего слоя фольги с поверхностью кристаллизатора происходит укрупнение частиц Sn и уменьшение удельной поверхности межфазной границы. Установлено, что быстрозатвердевшие фольги имеют микрокристаллическую структуру зёрен, и при увеличении концентрации легирующих элементов наблюдается тенденция уменьшения размера зерна.
Ключевые слова: быстрозатвердевшие сплавы, цинк, олово, зерно, спинодальный распад, пересыщенный раствор, эвтектика, структура

А.Д. Зигерт, Е.М. Семенова, Н.Б. Кузьмин, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Представлены результаты фрактального анализа изображений поверхности постоянного магнита КС37, полученных методом полярного эффекта Керра с помощью индикаторной висмутсодержащей феррит-гранатовой пленки после перемагничивания импульсным полем 0,1 — 1,5 Тл. Полученные зависимости остаточной намагниченности от величины внешнего импульсного поля сопоставляются с фрактальной размерностью магнитооптических изображений поверхности магнита после воздействия импульсного поля. Высказана гипотеза о том, что полевые зависимости фрактальной размерности профиля магнитооптических изображений поверхности магнита по форме совпадают с графиками первой производной намагниченности по полю dMr(H)/dH, т.е. существует взаимосвязь между характером изменения намагниченности в импульсном поле и видом магнитооптического изображения, анализируемого с использованием аппарата фрактальной геометрии.
Ключевые слова: постоянный магнит, эффект, феррит-гранатовые пленки, доменная структура, фрактальная размерность, производная намагниченности по магнитному полю

Д.В. Иванов¹, А.С. Антонов^1,2, Е.М. Семенова¹, А.И. Иванова¹, Н.Б. Кузьмин¹, Н.Ю. Сдобняков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Аннотация: Рассмотрены закономерности формирования фрактального рельефа наноразмерных пленок железа на поверхности слюды с использованием атомно-силовой микроскопии. С целью не допустить образования оксидного слоя, пленки железа исследовались непосредственно после их получения на установке магнетронного напыления. Установлено, что магнетронное напыление позволяет получать островковые пленки железа, структурным элементом которых являются усеченные нанокубы – нанопирамиды. Определена фрактальная размерность полученных агломератов на различных масштабах: на масштабе 5 мкм Dc = 2,462±0,113; на масштабе 3 мкм Dc = 2,373±0,122; на масштабе 1 мкм Dc = 2,298±0,139. Проведена оценка распределения вероятности обнаружения агломератов на исследуемых пленках с определенной фрактальной размерностью поверхности пленок железа. Последующий элементный анализ пленок железа показал наличие кислорода, а следовательно формирование упорядоченных оксидных пленок типа ядро-оболочка.
Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, магнетронное напыление, фрактальная размерность, пленки железа, нанопирамиды

А.И. Иванова, П.А. Свешников, К.А. Мариничева, К.А. Гугуцидзе, А.Д. Васильев, С.А. Третьяков, А.Ю. Карпенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящей работе изложены результаты проведенных испытаний на микротвердость методом индентирования по Виккерсу монокристаллов германия и кремния. Показано, что в исследуемых образцах существует зависимость микротвердости от кристаллографических направлений и характера легирующей примеси. Подсчитаны коэффициенты анизотропии микротвердости: для германия K_II=1,2; для кремния K_II=1,3. Проведен анализ влияния высокотемпературного отжига на величину микротвердости кристаллов германия и кремния. Показано, что микротвердость кристаллов Ge(111) возрастает на 12% после отжига при 550°С, дальнейшая термическая обработка кристаллов германия при Т=650°С значительно меняет структуру и рельеф поверхности, что способствует снижению значений микротвердости. Показано, что микротвердость кристаллов кремния возрастает на 10% после отжига при 750°С, дальнейший отжиг до Т=850°С приводит к снижению микротвердости. Исследованы поверхности монокристаллов после высокотемпературного отжига, установлено, что тепловое воздействие при Т≈0,6 Tm (Tm – температура плавления монокристалла) приводит к возникновению дефектов и десятикратному увеличению максимальной высоты профиля поверхности (от 10-12 нм до 100-200 нм).
Ключевые слова: монокристаллы германия и кремния, микротвердость, метод Виккерса, коэффициент анизотропии микротвердости, межатомные связи, примеси, высокотемпературный отжиг, нанорельеф поверхности, дефекты

А.И. Иванова¹, И.И. Мусабиров², Е.М. Семенова¹, А.Д. Васильев¹, К.А. Гугуцидзе¹, А.Ю. Карпенков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов РАН»

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты исследований влияния деформации, полученной методом всесторонней изотермической ковки, на микроструктуру и магнитные свойства сплава системы NiMnGa. Показано, что микроструктура исходного сплава в ходе деформации претерпевает изменения, уменьшается размер зерен и формируется двухкомпонентная структура. Методом магнитно-силовой микроскопии визуализирована магнитная доменная структура исходного и деформированного сплавов. Показано, что искажение формы доменов связано с присутствием мартенситного рельефа и межзеренных границ, 180-градусные магнитные домены непрерывны в пределах кристаллитов, при этом они пересекают плоские параллельные между собой границы мартенситных пластин. Исследование температурных и полевых зависимостей намагниченности исходного и подверженного всесторонней изотермической ковке образцов демонстрирует незначительное уменьшение намагниченности и смещение температуры фазового перехода в сторону низких температур. Сделан вывод, что деформация методом всесторонней изотермической ковки может рассматриваться как способ коррекции температуры фазового перехода в сплавах NiMnGa с сохранением намагниченности.
Ключевые слова: сплавы Гейслера, мартенситный рельеф, всесторонняя изотермическая ковка, микро- и наноструктура, магнитная доменная структура, магнитоструктурный переход

Р.Ю. Кармокова¹, А.М. Кармоков¹, О.А. Молоканов¹, А.И. Хасанов², А.А. Канаметов^1
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова»
² ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова»

Аннотация: Проведен расчет параметров кавитационного пузырька при облучении расплава алюминия акустическими волнами. Получены зависимости числа Маха от амплитуды при частотах 1-20 кГц, использованных в экспериментах. Установлена связь между резонансной частотой акустических волн и размером кавитационных пузырьков в жидком алюминии. В допущении возможности обобщения линейной теории Миннерта на случай вязких жидкостей получена зависимость максимального радиуса кавитационных пузырьков от частоты акустического поля при различных температурахс учетом поверхностного натяжения, плотности и вязкости жидкого алюминия. Установлено, что с увеличение частоты акустического поля радиус кавитационных пузырьков уменьшается. Оценено изменение температуры внутри кавитационного пузырька в зависимости от радиуса пузырька в любой момент его сжатия при адиабатических условиях. Показано, что при уменьшении радиуса пузырька до критического размера, температура внутри него может возрастать на порядок.
Ключевые слова: алюминий, акустические волны, кавитация, кавитационный пузырек, число Маха

В.В. Малашенко^1,2, Т.И. Малашенко^3,4
1 ГБУ «Донецкий физико-технический институт имени А.А. Галкина»
² ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет»
³ ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет»
⁴ ГО ВПО «Донецкий национальный университет экономики и торговли им. Михаила Туган-Барановского»

Аннотация: Выполнен теоретический анализ неупругих процессов в состаренных сплавах в условиях интенсивных внешних воздействий. Анализ проведен в рамках теории динамического взаимодействия дефектов. Получено аналитическое выражение зависимости динамического предела текучести от плотности дислокаций. Определена причина различного влияния наноструктурных дефектов на движение дислокаций при высокоскоростной и квазистатической деформации. Показано, что при высокоскоростной деформации наноразмерные дефекты влияют на характерзависимости динамического предела текучести от плотности дислокаций. Эта зависимость становится немонотонной и имеет минимум. В точке минимума происходит переход от доминирования торможения дислокации зонами Гинье-Престона к доминированию её торможения другими дислокациями. Выполнены численные оценки вклада зон Гинье-Престона в величину предела текучести. Показано, что при высокой концентрации зон Гинье-Престона этот вклад является весьма существенным. Выполнены численные оценки плотности дислокаций, при которой нарушается соотношение Тейлора.
Ключевые слова: высокоскоростная деформация, дислокации, зоны Гинье-Престона, точечные дефекты, наноматериалы, соотношение Тейлора

О.В. Малышкина, Г.С. Шишков, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе представлены результаты исследования влияния постоянного магнитного поля на дисперсию комплексной диэлектрической проницаемости слоистого композита (связность 2-2) на основе титаната бария – феррита бария. Показано, что при изготовлении магнитоэлектрического композита титанат бария – феррит бария со связность 2-2 появляется сильная диффузия железа в слой керамики титаната бария на границе раздела двух материалов. Обнаружено, что железо проникает равномерно, со случайными отклонениями и экспоненциального спада по мере вхождения железа в титанат бария не наблюдается. Установлено, что постоянное магнитное поле не влияет на диэлектрические характеристики в переменном электрическом поле на частотах выше 1600 Гц. При более низких частотах, отжиг в параэлектрической фазе увеличивает сопротивление образца, а последующее воздействие постоянного магнитного поля приводит к его уменьшению. Выявлено, что изменение типа связности магнитоэлектрического композита от 0-3 к 2-2 добавляет дополнительные, более мелкие, резонансные и антирезонансные пики при исследовании пьезоэлектрических свойств методом резонанса – антирезонанса. При этом образцы имеют достаточные для практического применения величины пьезоэлектрического модуля (d31 > 40·10^-12 Кл/Н; d33 > 120·10^-12 Кл/Н).
Ключевые слова: мультиферроик, феррит бария, титанат бария, магнито- электрический композит, структура пьезоэлектрической керамики