авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ (НТМ-2010) Сборник ...»

-- [ Страница 4 ] --

5.Костюченок Б.М. Местное лечение гнойных ран / Б.М. Костюче нок, В.А. Карлов // Раны и раневая инфекция / под ред. М.И. Кузина, Б.М. Костюченка. – М., 1990. –С.223-293.

6.Кошелев П.И. Регенерация при хирургических вмешательствах / П.И.Кошелев / Материалы региональной научно-практической конфе ренции «Стимуляция регенерации в хирургии». – Воронеж, 2005. – С.37-43.

7.Кайнзос Мигуэль. Президентская программа Европейского об щества хирургических инфекций. Инфекционный контроль в хирургии / Мигуэль Кайнзос // Инфекции в хирургии. – 2008. - Т. 6, № 3. - С. 6-12.

Сепсис в начале XXI века. Практическое руководство. Савельев В.С., Гельфанд Б.Р. (ред.). М : Литера, 2006. - 176с.Стручков В. И. Гнойная инфекция в хирургии (состояние вопроса и очередные задачи) / В.И.

Стручков // Хирургия. – 1981. – № 12. – С.12-16.

8.A new principle for cleansing of infected wounds / S. Jacobson et al. // Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. – 1976. – № 10. – P.65–72.

9.Altemeier W.A. Perspectives in surgical infections / W.A. Altemeier // Sung. Clin.N. Amer. - 1980.- Vol.60, N 9l.- P.5-13.

10.Nichols R.L., Florman S. Clinical presentations of soft-tissue and surgical site infections // Clinical Infectious Disease. – 2001. – 33 (Suppl.). – P.84-93.

УДК 616-08- КОНТРАСТНОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ РАН Высоцкий Е.Ю., Хренова А.Е.

Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко E-mail: odyvanchik-92@mail.ru В настоящее время количество пациентов, поступающих в ста ционары с различными видами ран, составляет около 7 млн. чело век со средними сроками госпитализации около 20 суток. Антибио тикорезистентность, увеличение пациентов с иммунодепрессией и сопутствующими заболеваниями приводит к увеличению сроков пребывания пациентов в стационарах в некоторых группах в 1, раза и более.

Цель исследования – улучшение результатов качества лечения больных с ранами мягких тканей, путем включения в комплексное лечение метода контрастного температурного воздействия.

Задачи исследования: проведение стендовых исследований, включающих отработку температурных режимов, расчет и анализ возможных погрешностей;

изучение влияния гетеротемпературных режимов на течение ран мягких тканей;





включение метода контра стного температурного воздействия в комплексное лечение паци ентов с гнойными ранами.

Метод контрастного температурного воздействия основан на изменение и поддержания температуры раневой поверхности в за висимости от фазы раневого процесса. Для реализации предложен ного метода будет разработано специальное устройство, состоящее их пяти блоков: элемента Пельтье, который служит для создания и поддержания заданной температуры;

алюминиевой подложки с ин тактным напылением, обеспечивающей проведение температуры по всей поверхности раны, радиатора, вентилятора, термодатчика, соединенных посредством коммуникаций с центральным блоком, позволяющим устанавливать, контролировать и поддерживать не обходимую температуру на поверхности раневой поверхности.

Данная работа предусматривает три блока исследования.

Цель первого блока исследования - изучение влияния низко температурных режимов на течение раневого процесса у опытных животных. Исследования планируется провести в контрольной и опытных группах животных. В контрольной группе планируется, что комплексное лечение больных будет дополнено расположени ем в ране термопары без дополнительного температурного воздей ствия. В 1-й опытной группе над раневой поверхностью будет под держиваться +100C;

во 2-й - +300C;

в 3-й - +500C;

в 4-й - 00C. Пла нируется, что проведение исследований в данном блоке позволит определить оптимальные низкотемпературные режимы для раз личных фаз раневого процесса, время воздействия установленными температурами.

Целью второго блока исследования будет являться изучение влияния высокотемпературных режимов на микрофлору в ране.

Для проведения исследования планируется взять контрольную группу и 4 опытных группы животных. На 1-ую группу будет ока зано воздействие температурой +450С;

на 2-ую - +500С;

на 3-ю +550С;

на 4-ую - +600С.

С помощью исследований в данном блоке должны быть уста новлены: оптимальные высокотемпературные температурные ре жимы для замедления жизнедеятельности микроорганизмов в ране, время воздействия установленными температурами.

Цель третьего блока исследований – комбинирование низко температурных и высокотемпературных режимов для воздействия на гнойную рану.

Состояние работы в настоящее время: разработан опытный об разец прибора для контрастного температурного воздействия на гнойную рану;

проведены стендовые исследования.

В ходе проведения исследований в течение первого года пла нируется осуществить патентный поиск, провести исследования в первом и втором блоках исследования, начать клинические испы тания разработанного метода.

По завершении второго года финансирования планируется окончание экспериментального раздела исследований.

5. ХИМИЯ, НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ УДК 54. БИОАКТИВНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИАПАТИТА ДЛЯ ВНУТРИКОСТНЫХ ИМПЛАНТАТОВ Костюченко А.В.

Воронежский государственный университет E-mail: av-kostuchenko@mail.ru Гидроксиапатит (ГА) Са10(РО4)6(ОН)2 является основной мине ральной составляющей костных тканей и служит базовым компо нентом синтетических материалов для ортопедии и стоматологии.

Пленочные покрытия на основе ГА в ортопедическом и зубном протезировании наносят на биологически инертные материалы, на пример Ti, Ti6Al4V, обеспечивающие необходимую механическую прочность имплантата.

Большинство предложенных способов получения покрытий на основе ГА не обеспечивают достаточную воспроизводимость эле ментного и фазового состава, его однородность, существует про блема загрязнения покрытий компонентами растворов, недостаточ ной адгезии покрытий вследствие загрязнения поверхности метал ла. Для получения плотных прочных компактных покрытий на ос нове ГА толщиной в несколько мкм, характеризующихся высокой фазовой и структурной однородностью, наиболее перспективны методы ионного распыления: высокочастотное магнетронное рас пыление (ВЧМР) и ионно-лучевое распыление (ИЛР).

В работе методами просвечивающей электронной микроско пии, рентгеновской дифрактометрии, ИК-спектрометрии, оже электронной спектроскопии, ультрамягкой рентгено-эмиссионной спектроскопии, резерфордовского обратного рассеяния, растровой электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии исследо ваны фазовый и элементный состав, субструктура и морфология поверхности, а методами наноиндентирования и скрэтч тестирования твердость и адгезионная прочность пленок толщи ной до 2,0 мкм, полученных методами высокочастотного магне тронного и ионно-лучевого распыления мишени гидроксиапатита (ГА).

Установлено влияние пространственной неоднородности плаз мы ВЧ магнетронного разряда на фазовый состав, субструктуру и морфологию поверхности пленок. Определены режимы формиро вания компактных, однофазных нанокристаллических пленок [1].

Установлено, что элементный состав пленок близок к составу сте хиометрического ГА;

восстановление гидроксильной группы в структуре пленок происходит при контакте с атмосферой воздуха.

Исследование методом ПЭМ высокого разрешения показало, что нанокристаллические пленки не содержат дислокации внутри зерен [2]. Высокая твердость нанокристаллических пленок (до 12 ГПа), соответствующая твердости микрокристаллов ГА, связывается с невозможностью реализации дислокационного механизма пласти ческой деформации. Показана возможность увеличения адгезии пленок ГА на титане вследствие твердофазной реакции на межфаз ной границе, активируемой фотонной обработкой излучением ксе ноновых ламп.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 09-08-12097-офи-м) и грантом Президента РФ «Поддержка ведущих научных школ».

По результатам исследований разработаны технологические регламенты нанесения покрытий из ГА методами ВЧМР и ИЛР.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 09-08-12097-офи-м) и грантом Президента РФ по поддержке ведущих научных школ (НШ-4828.2010.3).

Литература 1. Патент RU № 2372101 C1 / Иевлев В.М., Белоногов Е.К., Костюченко А.В. Опубл. 10.11.2009.

2. Стpуктуpа и механические свойства пленок гидpоксиапатита на титане / Иевлев В.М., Баpинов С.М., Костюченко А.В., Белоногов Е.К. // Материаловедение. 2010.- №6.- С. 22-26.

УДК 539.23:53. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СВЕТА И НИЗКОЭНЕРГОЕМКИЕ ЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОСОГЛАСОВАННЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР C НАНОДОМЕНАМИ И СВЕРХСТРУКТУРНЫМИ ФАЗАМИ Глотов А.В.

Воронежский государственный университет E-mail: antglotov@gmail.com Цель проекта – разработка физико-химических основ получе ния эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверхструк турными фазами обладающих высоким квантовым выходом высо коэффективных солнечных фотопреобразователей и низкоэнерго емких лазеров на полупроводниковых квантовых точках.

Эти структуры лежат в основе целого ряда устройств, имею щих широкие области применения. Так, например, наиболее пер спективно использование исследуемых эпитаксиальных много слойных гетероструктур на основе твердых растворов GaAs/AlGaAs/AlInAs/InGaAs в следующих областях:

волоконно-оптических линиях связи на основе флюоритных и других волокон;

автомобильные и железнодорожные светофорах;

оградительные огнях на высоких зданиях и в аэропортах;

полноцветных табло для стадионов, вокзалов и аэропортов, реклама;

пультах дистанционного управления;

системах атмосферной оптической связи;

охранные системах, системах автоматики, оптопарах, оптореле и т.п.

Известно, что прогресс в технологических методах выращива ния и диагностики наноструктур различного типа, достигнутый в последнее время, продолжает преображать информационный мир.

В настоящее время большой интерес привлекают исследования ростовых процессов и свойств эпитаксиальных гетероструктур на полупроводниковых квантовых точках. Это объясняется, в первую очередь, перспективными применениями их в различных областях микроэлектроники, оптоэлектроники, наномеханики и нанобиотех нологии. На их основе можно создавать полевые и гетеробиполяр ные транзисторы, светоизлучающие устройства со сверхнизким энергопотреблением, различные типы сенсоров, туннельные дио ды, одноэлектронные транзисторы, однофотонные излучатели и т.

д.

Ансамбли полупроводниковых квантовых точек представляют собой уникальный объект для проведения фундаментальных ис следований процессов роста и свойств одномерных наноструктур.

Уникальные транспортные, электрические, оптические, адсорбци онные и иные характеристики ансамбля наноструктур определяют ся их размером и морфологией. Наличие нетривиальной связи ме жду физическими характеристиками частиц и их геометрией делает актуальной задачу контролируемого выращивания Все это позволит создавать новые приборы и устройства, ха рактеристики которых кардинальным образом отличаются от пока зателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям. Все это делает актуальной задачу моделирования процессов роста и физических свойств гетерост руктур с квантово-размерными неоднородностями.

Однако, решение всех этих задач несомненно представляющих большой практический интерес за счет огромных возможностей для опто- и микроэлектроники, в значительной степени сдержива ется технологическими трудностями изготовления многокомпо нентных и многослойных материалов, микро- и наноструктур.

Поэтому моделирование физических процессов в полупровод никовой технологии позволяет выявлять оптимальные режимы по лучения полупроводниковых наноструктур, необходимых для практических применений.

Полупроводниковые твердые растворы, в которых можно управлять шириной запрещенной зоны путем изменения состава, получать сверхструктурные фазы и доменную структуру, представ ляют для полупроводниковой оптоэлектроники огромнейший ин терес. Эти соединения имеют положительную энтальпию образо вания, что создает возможность спонтанного распада твердого рас твора при определенных температурах. В результате распада твер дого раствора могут самопроизвольно возникать наноструктуры, представляющие сверхструктурные фазы упорядочения с образо ванием доменной структуры.

Преимуществом предлагаемого нами в Проекте подхода явля ется использование процесса самоорганизации для получения упо рядоченной доменной структуры в матрице твердого раствора. Со став, структура и оптические свойства доменов отличаются от со ответствующих характеристик матрицы – твердого раствора. В ре зультате возникающие домены являются ансамблем подобным ан самблю квантовых точек.

Однако, механизм образования доменов существенно отлича ется от механизма образования квантовых точек, поскольку обу словлен распадом всего объема твердого раствора. При этом, как показывает наш опыт, домены и сверхструктурные фазы упорядо чения возникают не латерально, как квантовые точки, но зарожда ются в объеме слоя распавшегося твердого раствора, образуя 3D структуры, а затем уже выходят на поверхность.

Кроме того, наши предварительные исследования по теме предлагаемого Проекта показали, что термодинамические условия эпитаксиального роста полупроводниковых гетероструктур с кван товыми точками при пониженной температуре и минимальном со отношения элементов 5 и 3 групп, приводят к тому, что при кон центрациях атомов алюминия 0x1 происходит образование твер дого раствора AlxGa1-x-yAs1-y –типа. Формирование такого типа твердого раствора при высоких концентрациях углеродного акцеп тора, ведет к тому, что не атомы последнего концентрируются на дефектах кристаллической решетки твердого раствора AlxGa1-x-yAs1 y с образованием нанокластеров углерода.

Использование этого типа твердого раствора при росте эпитак сиальных гетероструктур на основе полупроводников A3B5 может позволить получать не только полностью самосогласованные структуры, за счет формирования слоев с одинаковыми, но проти воположными отклонениями параметра решетки пленки относи тельно параметра подложки, в результате чего внутренние напря жения будут сведены к нулю, но и в результате использования процесса самоорганизации для получения упорядоченной структу ры кластерных включений, на основе легирующей примеси в мат рице твердого раствора.

Научных работ по управляемому и воспроизводимому форми рованию эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверх структурными фазами за счет управляемой самоорганизации, низ котемпературных твердых растворов AlxGa1-x-yAs1-y – типа, а также использования их для создания на их основе низкоэнергоемких ла зеров практически нет. Проведенные нами предварительные иссле дования и сравнение их с аналогичными зарубежными результата ми показывают, что на данный момент получить твердые растворы вычитания полупроводников A3B5, а в частности в системе AlAs – GaAs удалось лишь нашей исследовательской группе.

Интенсивные усилия, направленные в последние годы на по лучение полупроводниковых лазеров, работающих в среднем ин фракрасном 3-7 мкм при комнатной температуре, выявили основ ные типы материалов и гетероструктур. В их числе квантовые ямы W-типа и квантовые точки, которые широко используются в анти монидных системах, где большинство комбинаций твердых рас творов образуют гетеропереходы II-рода. Это позволило повысить рабочую температуру для непрерывного режима накачки лазеров.

Данные об использовании квантовых W-типа и квантовых точек на основе сверхструктурных фаз упорядочения для создания опто электронных приборов в других материальных системах в литера туре отсутствуют. Вместе с тем такие квантовые ямы и квантовые точки могли бы быть использованы для диапазона излучения в длинноволновую область и в тех системах твердых растворов, в ко торых не стоит проблемы II-рода. Так, по нашим расчетам, в сис теме Ga-In-As-P возможно получение КЯ W-типа и систем на кван товых точках с хорошей локализацией электронов и дырок. Поэто му представляется интересным и актуальным исследование излуча тельных характеристик новых гетерооструктур и в других матери альных системах с целью создания эффективных оптоэлектронных приборов.

Для компенсации напряжений во избежание возникновения дефектов в лазерную структуру могут быть введены примыкающие к активной области слои твердого раствора вычитания A3B5 с про тивоположным по знаку напряжением.

Эти слои создают барьеры для носителей заряда на границе квантовая яма/волновод, что ведет к возрастанию токов. Использо вание квантовых ям W-типа может позволить не только увеличить длину волны излучения, но и уменьшить напряжения в самой ак тивной области, тем самым снизить потери и улучшить параметры.

Поэтому изучение излучательных характеристик квантовых ям W типа, представляющих собой комбинацию слоев твердых растворов в системе Ga-In-As-P, является актуальным в плане фундаменталь ных исследований и с практической точки зрения.

Поэтому, настоящий проект направлен на исследование воз можностей:

–получения эпитаксиальных гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами, обладающих высоким квантовым вы ходом;

–разработку новых типов гетероструктур и устройств, а имен но высокоэффективных фотопреобразователей солнечной энергии и низкоэнергоемких лезеров с использованием доменной структу ры фаз упорядочения;

управление свойствами полупроводниковых соединений по средствам контролируемой эффективной релакса ции упругих напряжений;

Тема предлагаемого проекта непосредственно связана с рабо той в рамках Федеральной целевой программы "Развитие инфра структуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 - годы" и реализации ее в ГОУ ВПО Воронежский государственный университет и Учреждении РАН ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Научная и практическая значимость проблемы исследования заключается в том, что настоящий проект направлен на исследова ние возможностей управления свойствами полупроводниковых со единений, разработку новых типов гетероструктур и устройств с использованием твердого сверхструктурных фаз упорядочения и нанодоменов, образующимися в результате спинодального распада тройных и четверных твердых растворов, модификацию фундамен тальных свойств соединений, возникающих при спинодальном распаде твердых растворов, Решение этих задач представляет большой практический инте рес, поскольку в настоящее время реализация огромных возможно стей опто- и микроэлектроники, связанных с использованием но вых многокомпонентных и многослойных материалов, микро- и наноструктур, в значительной степени сдерживается технологиче скими трудностями их изготовления. С другой стороны, многие из этих задач интересны с точки зрения фундаментальной физики, а развитые к настоящему времени технологические и эксперимен тальные методы позволяют проверять справедливость тех или иных теоретических моделей.

Выполнение целей проекта будет проводиться по следующей методике:

1. Получение образцов гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами, гетероструктур на основе твердых растворов вычитания, образцов квантовых ям W-типа на основе тройных и четверных систем полупроводников A3B5 обладающих высокой люминесценцией;

методами МОС-гидридной эпитаксии на установке EMCORE GS3100 в лаборатории «Полупроводнико вой люминесценции и инжекционных излучателей» ФТИ РАН им.

А.Ф. Иоффе.

Варьирование основных технологических режимов (темпера тура эпитаксии, скорость эпитаксии, давление в реакторной камере, соотношение концентрации элементов в газовой смеси). Это позво лит изменять в широком диапазоне степень неравновесности эпи таксиального процесса и, тем самым создавать условия для форми рования качественного слоя.

2. Формирование объмных ( 1мкм) эпитаксиальных слоев А3B5 (в том числе на подложках GaN) с низким уровнем дислока ций и высоким оптическим совершенством.

3. Формирование и исследование эпитаксиальных слоев А3B на подложках с целью модификации их кристаллографической симметрии и их электрооптических характеристик.

4. Получение эпитаксиальных слоев либо через формирования аморфного буферного слоя, либо прямой гетероэпитаксией соеди нений А3B5 (в том числе на подложках GaN).

5. Подбор гетерокомпозиций для создания в системе твердых растворов Al-Ga-In-As-P квантовых ям W-типа, излучающих на длину волны более 1.0 мкм на основе теоретического расчета раз рывов зон по модели Van de Walle (model-solid theory).

6. Идентификация фаз на основе прецизионного определения параметров твердых растворов, сверхструктурных фаз упорядоче ния и нанодоменов методами рентгеновской дифракции.

7. Исследование ИК и Рамановских спектров решеточного от ражения от наноструктур с сверхструктурными фазами упорядоче ния и нанодоменами, твердыми растворами вычитания, квантовы ми ямами W-типа.

8. Проведение дисперсионного анализа на основании получен ных ИК и Рамановских спектров для многокомпонентных твердых растворов с представлением диэлектрической функции пленки в классической адиабатической форме 9. Расчет внутренних напряжений кристаллических решеток из особенностей ИК-спектров отражения наноструктур и установле ние их влияния на формирование сверхструктурных фаз упорядо чения и нанодоменов, твердых растворов вычитания, квантовых ям W-типа..

10. Изучение методами зондовой и электронной микроскопии поверхностного наноструктурирования исследуемых объектов и выявление особенностей морфологии областей упорядочения и об разования сверхструктурных фаз упорядочения и нанодоменов, твердых растворов вычитания, квантовых ям W-типа.

(валентная зона), полученных, в том числе и с использованием синхротронного излучения 11. Исследование люминесцентных свойств полученных мате риалов.

Таким образом:

По завершении 1-го года будут получены образцы гетерост руктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами, гетерострук тур на основе твердых растворов вычитания, образцов квантовых ям W-типа на основе тройных и четверных систем полупроводни ков A3B5 обладающих высокой люминесценцией;

методами МОС гидридной эпитаксии на установке EMCORE GS3100 в лаборато рии «Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излу чателей» ФТИ РАН им. А.Ф. Иоффе.

По завершении 2-го года будут подготовлены технологические рекомендаций по формированию гетероструктур c нанодоменами и сверхструктурными фазами на полупроводниковых квантовых точ ках на основе полученных в результате фундаментальных исследо ваний данных.

УДК 625. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ШПАЛ Стратьева Е.В., Ендовицкая Ю.С.

Воронежская государственная лесотехническая академия Применяемые в РФ в настоящее время деревянные шпалы из готавливаются в основном из древесины сосны, срок службы кото рых из-за невысокой плотности и большой грузонапряженности путей составляет в среднем 12-15 лет. (Для сравнения: в развитых странах Европы и Америки шпалы изготавливают из древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, тропических пород, и срок их службы составляет 50 лет).

Следствием этого является необходимость их частой замены с соответствующими издержками по ее осуществлению.

Аналогом предлагаемой в качестве материала для производст ва шпал модифицированной древесины является модифицирован ная древесина, используемая в течение 20 лет для изготовления втулок, подшипников качения в нефтедобывающей отрасли.

Помимо достижения более высоких физико-механических ха рактеристик шпал за счет использования при пропитке экологиче ски безопасным с улучшенными технологическими свойствами ан тисептика – ЖТК, предполагается повысить качество пропитки шпал, значительно снизить вредность при работах, связанных с ук ладкой таких шпал и текущим содержанием пути, а также сделать сам технологический процесс их производства экологически безо пасным и не требующим каких-либо специальных средств эколо гической защиты.

Лабораторная технология производства железнодорожных шпал из модифицированной древесины мягких лиственных пород.

Габариты шпалы: 180х250х2750 мм или другие по согласованию с заказчиком.

Оцилиндровка сырых Укладка заготовок фор бревен длиной 2,7 м до мы, загрузка форм в уста диаметра 25 см новку, закачивание масла антисептика ЖТК Сушка, пропитка антисепти- Слив антисептика, вы ком и прессование заготовок грузка готовых шпал, от в готовую шпалу грузка Показатели свойств шпалы из модифицированной древесины:

Плотность 800…850 кг/м3;

Влажность 20…25 %;

Содержание антисептика ЖТК в шпале - для Российской Федерации – 8 кг;

- для отправки на экспорт – 16 кг;

Отпускная цена одной шпалы - внутренний рынок – 1200 руб.;

- экспорт – 2400 руб.

Срок службы шпал на железных дорогах России – 50 лет.

В таблице приводятся сравнения показателей шпалы из моди фицированной древесины со шпалами, изготовленными из других материалов.

Сравнительная характеристика шпал Шпалы Шпалы из Шпалы из Шпалы из древе- железобе Показате- модифици- из древе Ед. изм. сины тона заводы ли рованной сины со твердых ж/б шпал древесины сны пород России Срок службы лет 50 50 50 шпалы Утилиза % 100 100 20 ция Стои мость 1 руб. 600 1200 600 шпалы Выводы:

- создание шпал из модифицированной древесины позволит рационально и комплексно использовать древесину мягких лист венных пород;

- сэкономить ежегодно 1,9 млн. м3 ценной древесины хвойных пород;

- полностью решить в масштабе страны проблему службы шпал.

УДК 66. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Лавриненко Я.Б., Глазков С.С.

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет E-mail: unr@vgasu.vrn.ru В настоящее время наблюдается увеличение темпов роста воз ведения объектов недвижимости как жилого, так и коммерческого назначения, что определят необходимость использования отделоч ных материалов высокого качества при относительно невысокой стоимости. Этим критериям удовлетворяют материалы полученные на основе древесно-полимерных композитов, обладающие улуч шенными физико-механическими свойствами. Использование дре весных полимеров в строительстве будет полностью удовлетворять растущий спрос на высококачественные строительные материалы.

Цели работы:

Внедрение технологии производства строительных материалов на основе древесно-полимерных композитов Обеспечение потребителей высококачественными строитель ными материалами Снижение экономических издержек при возведении объектов недвижимости Повышение экологической безопасности региона ввиду при менения для изготовления вторичного сырья Решаемые задачи, необходтмые для дастижения цели:

Поведение дополнительных исследований древесно полимерных композитов Создание опытного образца Краткие результаты патентного исследования:

А.с. 566794 СССР С 04 В 25/02 Полимербетонная смесь Ю.Б.

Потапов, А.И. Белозеров Б.С. Танасейчук и др. – 2118539/33 Заявл.

31.03.75 Опубл. 30.07. Патент RU 2001030 C04 B 18/26 Сырьевая смесь для изготов ления древесного строительного материала Майко В.П. Туйнов В.М. Тимар В.В. Заявл. 27.11. А.с. SU 1571023 C04 B 18/24 Способ корректирования состава древесно-минеральной смеси Гольцева В.П., Чемлева Т.А., Щерба ков А.С., Фортенко М.С. Заявл. 25.02. А.С. SU 1006458 С 08 L 97/02 Полимерная композиция Эль берт А.А., Хотилович П.А., Сапотницкий С.А. Тупицын Ю.С. и др.

Заявл. 09.01. Результаты НИОКР полученные на данный момент:

Технология производства сайдинга на основе вторичного по лиэтилена Технология производства сайдинга из вторичного полиэтилен терефталата Технология производства ДВП покрытый вискозным флоком с использованием композиции КЛК-2К Планируемые этапы работы (на 2 года).

Первый год: Исследование совместимости основных ингреди ентов композитов;

исследование основных ингредиентов декора тивно - отделочных составов.

Второй год: разработка декоративно-отделочных составов с повышенной устойчивостью к длительной эксплуатации в услови ях переменно-влажностных температурных воздействий;

исследо вание мастичных и клеевых материалов композиции По завершении первого года финансирования ожидается: Вы явление закономерностей совместимости основных ингредиентов композитов;

уточнение физико-химических свойств основных ин гредиентов декоративно- отделочных составов.

По завершении второго года финансирования в дополнение к полученным результатам первого года исследования ожидается:

Технология декоративно-отделочных составов, обеспечивающих длительную эксплуатацию отделочных материалов в переменно влажностных условиях;

уточнение ингредиентов масличных и клеевых материалов, способствующих увеличению срока службы материалов.

На сегодняшний день создана следующая интеллектуальная собственность: Пат. 2356728 РФ, B27N 3/00 08L97/02 Способ изго товления плит из композиционного материала / Глазков С.С., Се менова Л.К.;

заявл. 21.02.2007;

опубл. 27.05.2009, Бюл. № 15.

УДК 621. МЕТОДИКА АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ МИКРОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА ГАЗОВ ЗА СЧЕТ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Багнюков К.Н., Кошелева Н.Н., Овсянников С.В.

Воронежский государственный технический университет E-mail: venomeye@rambler.ru Автоматизация промышленности, в особенности сложных и опасных технологических процессов, остро нуждается в средствах, позволяющих получить информацию о составе газовых сред. По добные устройства должны обеспечивать выборочную реакцию на определенные компоненты среды, обладать высокой надежностью и воспроизводимостью результатов. Современное развитие науч ной мысли предоставляет множество способов и методик для реа лизации данной проблемы, поэтому, как правило решающим и оп ределяющим критерием выбора является объем затрат на создание и эксплуатацию необходимого оборудования. Однако во многих случаях требуются миниатюрные, дешевые, простые в использова нии и обслуживании системы, пригодные для использования в лю бых условиях, от систем кондиционирования воздуха внутри жи лых помещений до систем безопасности на складах, хранилищах, горных выработках. Сенсорные элементы таких систем должны обладать максимально высокой чувствительностью Целью работы является разработка методики активации по верхностных состояний микроэлектронного датчика газов за счет оптического облучения.

Решаемые задачи, необходимые для достижения цели следую щие: выбор источника излучения и определение его мощности и спектра, исследование экспериментальным путем влияния излуче ния на чувствительность и рабочую температуру газового датчика при одинаковой мощности и разных спектрах источника излуче ния, исследование оптимального соотношения между мощностью внутреннего нагревателя датчика и мощностью источника излуче ния для достижения минимума суммарной мощности при котором будет наблюдаться наибольшая чувствительность, разработка ре комендации по практическому использованию улучшенных микро электронных датчиков газов.

Результаты НИОКР, полученные на данный момент. На дан ный момент получены образцы, выполненные по микроэлектрон ной технологии. Датчик газа содержит чувствительный слой из SnO2, нагреватель из слоя платины сопротивлением 22 Ом.

Для десорбции и дегазации чувствительного слоя SnO2 был применен изотермический отжиг при температуре 500оС. При от жиге происходит снижение сопротивления чувствительного слоя SnO2 и стабилизация происходит в течение 90 минут.

Исследовалась газовая чувствительность тестовых структур к парам этилового спирта в воздухе и при воздействии света. Вели чина газовой чувствительности определялась как отношение со противления чувствительного элемента на воздухе к сопротивле нию чувствительного элемента в парах исследуемого газа. На на греватель подавалось постоянное напряжение от 0,5 до 6 В. Для облучения использовали ультрафиолетовый светодиод L5013VC.

Максимальная газовая чувствительность (2 отн. ед.) наблюда ется при температуре 2870С. А при воздействии света максималь ная газовая чувствительность (6 отн. ед.) наблюдается при темпе ратуре 2570С.

Ожидаемые научные результаты по завершении 1-го года фи нансирования и 2-го года финансирования. По завершению 1-го года финансирования планируется получить результаты по иссле дованиям увеличения срока службы и снижения вероятности отка за датчика газов путем уменьшения термической нагрузки на него.

По окончанию второго года планируется получить результаты ис следования изменения параметров улучшенного датчика газов при длительной эксплуатации, а также разработать рекомендации по практическому применению в газовой сенсорике.

УДК 621.382:53. НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ СЛОИ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ Шматова Ю.В., Белоусов С.А.

Воронежский государственный технический университет E-mail: shyuv@inbox.ru Загрязнение природы делает неотложной проблему контроля состояния окружающей среды. Е невозможно решить без наличия недорогих и надежных датчиков токсичных и взрывоопасных га зов. Для разработки датчика необходимо создание высокочувстви тельных сенсорных слоев с заданными физическими свойствами.

Активные исследования, связанные с различными газовыми датчи ками, стимулируются потребностями экологического мониторинга, аналитического обеспечения техники безопасности и т.д.

В качестве чувствительных элементов датчиков газов исполь зуется металлооксидные полупроводники, в частности SnO2. На чувствительность металлооксидных полупроводников оказывает влияние размер зерна в поликристаллических пленках. Чем меньше размер зерна, тем выше чувствительность. Известно, что путем смешивания металлооксидов, можно изготовить пленки наноком позитов с высокой газовой чувствительностью и высокими рабо чими температурами.

Целью работы является разработка технологии изготовления наноструктурированных металлооксидных сенсорных слоев для датчиков токсичных и взрывоопасных газов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить сле дующие задачи: отработать технологию изготовления серии пленок Sn-Zr-O с различным содержанием примеси циркония (0,5 – 4,6 ат.

%);

исследовать состав, структуру и морфологию поверхности пле нок;

изучить оптические и электрофизические свойства образцов;

исследовать термическую стабилизацию электрофизических пара метров пленок;

исследовать газовую чувствительность пленок в за висимости от их состава и размеров зерен;

разработать рекоменда ции по практическому использованию пленок Sn-Zr-O в газовой сенсорике.

Для получения композиционных наноструктур на основе диок сида олова применен метод ионно-лучевого реактивного распыле ния составной металлической мишени в атмосфере аргона - кисло рода. Предложенная методика изготовления наноструктурирован ных пленок Sn-Zr-O совместима с микроэлектронной технологией изготовления датчиков газов.

По данным рентгеновского микроанализа изготовленные об разцы пленок Sn-Zr-O содержали от 0,5 до 4,6 ат. % Zr.

В настоящее время проводится исследование оптических (спектрофотометр СДЛ-2) и электро-физических параметров свойств пленок, морфологии и структуры их поверхности (АСМ), размеров зерна (электронный микроскоп H800 фирмы Hitachi), га зовой чувствительности для установления корреляций между атомным составом пленок, размером их зерен и величины газовой чувствительности.

Установлено, что по мере увеличения концентрации Zr в плен ках Sn-Zr-O возрастает их электрическое сопротивление, уменьша ется размер зерен до 10 нм (4,6 ат. % Zr) и уменьшается темпера тура максимальной газовой чувствительности пленок на 50-100 °С.

Дальнейшие исследования позволят определить оптимальные составы пленок Sn-Zr-O, обладающих наноразмерными зернами и хорошими метрологическими параметрами. Для применения пле нок Sn-Zr-O в микроэлектронных датчиках газов необходимо изго товить пробную партию датчиков с чувствительным слоем Sn-Zr-O и выполнить измерения всех параметров датчиков.

УДК 611. РАЗРАБОТКА СЕНСОРОВ ПОВЫШЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СЕРОВОДОРОДА В ВОЗДУХЕ Мешкова Н.Л.

Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д.Глинки E-mail: n.l.meshkova@rambler.ru Добыча и экспорт нефти - основная бюджетообразующая от расль промышленности России. В настоящее время для нефтепере рабатывающей промышленности наибольший интерес представля ют высококачественные светлые и легкие (менее 850 кг/м3) виды нефти. Основные источники такой нефти расположены в Северо кавказском и Каспийском регионах. Однако для нефтерегионов ха рактерно высокое содержание кислых газов более 20% (сероводо рода и углекислоты). В Астраханской нефти содержание сероводо рода доходит до 30%. Высокая химическая активность и токсиче ское действие сероводорода осложняет нефтедобычу. Постоянная коррозия металлоконструкций в 2-4 раза снижает срок их эксплуа тации. Разрушение оборудования сопровождается крупными мате риальными потерями и экологическими катастрофами. Плановые ремонты металлоконструкций увеличивают затраты добычи нефти на треть.

Из-за высокого содержания сероводорода Астраханская нефть не пригодна для прямой эксплуатации и требует дополнительной очистки. Для очистки от сероводорода нефть пропускают через водные растворы щелочей, подвергают отдувке (десорбция в пото ке газа) или ректификации с целью удаления серосодержащих ки слот. Высокая токсичность сероводорода и меркаптанов требует обеспечения безопасности здоровья обслуживающего персонала.

Справиться с этой задачей могут помочь приборы, позволяющие контролировать состав воздуха рабочей зоны и управлять техпро цессом.

Воронежская финансово-промышленная компания «Космос Нефть-Газ» проектирует и выпускает полный комплекс оборудова ния, позволяющего обеспечивать безопасную и полностью автома тизированную работу на нефтепромысловых предприятиях. В со став выпускаемых газоанализаторов входят химические сенсоры, закупаемые в Канаде. Стоимость таких сенсоров доходит до $ за одну штуку. На оборудование одной нефтевышки требуется по рядка 200 газовых сенсоров. В связи с этим приобретение таких приборов увеличивает затраты на нефтедобычу.

В настоящее время среди газовых сенсоров широкое распро странение получили пьезокварцевые, термокаталитические и кон дуктометрические (полупроводниковые). С развитием нанотехно логий удалось получить высокодисперсный материал, обладающий высокой сорбционной активностью, что позволило повысить чув ствительность полупроводниковых сенсоров. В работе мы предла гаем использование стабильных и высокочувствительных полупро водниковых (МОS) сенсоров на основе нанопорошка диоксида олова. Для производства нанопорошка использовали ацетат олова (+2):

(1) Sn(CH COO) Sn(CH COO) (OH ) H SnO CH COONH NH OH 22 3 2 3 2 2 2 3 3 Полученную нанодисперсную оловянную кислоту осаждали, просушивали и прокаливали. В результате оловянная кислота пре вращалась в нанопорошок диоксида олова (рисунок):

(2) T H SnO SnO H O 2 3 2 Снимок зерен SnO2, полученный на просвечивающем элек тронном микроскопе.

Порошок смешивали с наполнителем и отжигали. Для повы шения селективности и чувствительности были подобраны катали тические добавки, температуры отжига чувствительного слоя и оп тимальные температурные режимы работы сенсора, что позволило снизить предел обнаружения и определять концентрации серово дорода ниже 10 ppm. Использование дешевых прекурсоров и про стой методики получения нанопорошка позволяет производить сенсоры по $35 за штуку.

УДК 621. РАЗРАБОТКА ГИБРИДНЫХ ЭМИТТЕРОВ НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУР С60/S Тучин А. В.

Воронежский государственный университет E-mail: 24in@mail.ru Создание устройств наноэлектроники, совместимых с кремниевой технологией является актуальной задачей на данный момент. Среди множества перспективных направлений разработок большой интерес представляют полевые электронные эмиттеры для современной вакуумной электроники, которая сохраняет свои позиции в областях применений, где требуется радиационная стой кость, высокая пиковая мощность, устойчивость к электромагнит ным импульсам и т.п. Основным недостатком полевых эмиттеров до последнего времени были высокие рабочие напряженности электрического поля и необходимость использования высокого ва куума. Обнаружение эмиссионных свойств у наноуглеродных структур расширило возможности применения полевых эмиттеров.

Это обстоятельство было обусловлено чрезвычайно низкими поро говыми напряженностями поля и способностью к работе в относи тельно низком вакууме. В качестве наноуглеродных структур в эмиссионных устройствах используют углеродные нанотрубки (УНТ). Низкая пороговая напряженность эмиссии обеспечивается наличием больших локальных полей, возникающих из-за присутст вия фуллереновых «шапок» на концах нанотрубок. Несмотря на хорошие эмиссионные свойства УНТ, существует непреодолимая технологическая проблема выращивания регулярных структур УНТ одинакового диаметра и хиральности ориентированных пер пендикулярно подложке. Замена нанотрубок на фуллерены, кото рые являются идентичными при различных технологических усло виях, позволит решить указанные проблемы. Для разрабатываемых эмиссионных устройств на основе фуллеренов исследуются фулле рены С84 [1], которые значительно дороже фуллеренов С60. Целью работы является создание новых гибридных структур на основе фуллеренов С60/Si для автоэмиссионных устройств.

На данный момент из первых принципов проведены расчеты моле кулы фуллерена С60 во внешнем электрическом поле в интервале 0…108 В/см. Выявлена ориентационная деформация углеродного скелета, индуцированное перераспределение заряда, приводящее к возникновению дипольного момента фуллерена С60 (11.35 D, при E=5107 В/см), обнаружена селективная реакция электронных под систем на внешнее поле:

- электронная подсистема остается ста бильной, а в -электронной системе наблюдается значительное пе рераспределение электронной плотности, что обеспечивает элек трическую и термическую стабильность фуллерена С60, с одной стороны, и возможность влиять на реакционные способности моле кулы. Ориентационная деформация и возбуждение -электронной подсистемы приводят к значительным изменениям ИК-спектра фуллерена С60. Установлено, что при величине поля E=5107 В/см происходит активация шести дополнительных колебательных мод ИК- спектра [3].

Важной характеристикой молекул является энер гетический зазор между низшей свободной молекулярной орбита тью (LUMO) и высшей занятой МО (HOMO). Значение энергетиче ского зазора влияет на многие характеристики молекулы [2]. В хо де работы установлено, что электрическое поле стабилизирует LUMO и дестабилизирует HOMO орбитали, что приводит к уменьшению потенциала ионизации фуллерена С60 и к уменьше нию ELUMO-HOMO. Уменьшение ELUMO-HOMO приводит к изменению как электрических и оптических свойств фуллеренов, так и к акти вации молекулы, что упростит проведение химических реакций с С60. При осаждении фуллеренов на Si необходима активация под ложки и фуллерена, активация электрическим полем является предпочтительнее стандартной термической, так как уменьшает требование к вакууму в камере, где проводится осаждение.

Литература 1. Chih-Pong Huang, Chih-Chuan Su, et. al Nanomeasurements of electronic and mechanical properties of fullerene embedded Si (111) surfaces //.- Appl. Phys. Let.- 2010.- №97, p. 061908 01-061908 Каманина Н. В. Электрооптические системы на основе 2.

жидких кристаллов и фуллеренов – перспективные материалы на ноэлектроники. Свойства и области применения // СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. С. 137.

Тучин А. В., Битюцкая Л. А. Поляризация фуллерена С60 в 3.

постоянном электрическом поле // Конд. ср. и межф. гр.- 2010.-Т12, №12.-С.168- УДК 621. РАЗРАБОТКА МАКЕТА ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА НА ОСНОВЕ ГРАФЕНОВЫХ ЛИСТОВ Сухотерин Е. В.

Воронежский государственный университет E-mail: suhoterin88@mail.ru В настоящее время кремниевые технологии, фактически, дос тигли своего предела. Для повышения скорости вычислений при одновременном уменьшении размера устройств, необходимо ис кать альтернативный подход. Один из вариантов такого подхода – использование новых веществ, исследование которых возможно благодаря нанотехнологиям. Одним из наиболее вероятных канди датов на должность «кремниезаменителей» являются материалы на основе углерода — углеродные нанотрубки и графен, которые мо гут стать основой наноэлектроники будущего. Графен обладает за мечательной механической и химической стабильностью и уни кальными электронными свойствами.[1,2].

Целью работы является, создание полевого транзистора на ос нове графеновых листов.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

Расчт квантоворазмерных эффектов в графеновом транзисто ре.

Моделирование свойств полевых транзисторов на основе гра фена.

Разработка теоретической модели полевого транзистора, с ис пользованием программных пакетов.

Создание тестового образца и тестового окружения.

Планируется проведение работ в течение 2 лет в соответствии с календарным планом. Работа выполняется в четыре этапа:

Этап 1. Анализ литературы, описание способов и выбора ре шения задач, обоснование принятого направления разработки.

Этап 2. Моделирование свойств полевых транзисторов на ос нове графена:

- расчет и моделирование вольт-амперных характеристик;

- расчет и моделирование плотности носителей заряда как функции затворного напряжения;

- моделирование основных характеристик графенового транзи стора при различных температурах;

- расчт распределения электрического поля.

Этап 3. Конструирование теоретической модели полевого транзистора, с использованием программных пакетов:

- создание алгоритма работы полевого транзистора на основе графена;

- разработка функционального описания теоретической модели полевого транзистора.

Этап 4. Создание тестового образца и тестового окружения.

- сравнение экспериментальных и теоретических характе ристик.

- подготовка отчетных материалов.

Ожидаемые научные результаты по завершении 1-го года фи нансирования - анализ теоретической модели графенового транзи стора;

устранение высокого тока утечки в графенофых структурах, с помощью использования узких полосок графена в которых при сутствует кванто-размерный эффект, благодаря которому образует ся запрещенная зона;

изучение возможности минимизации транзи стора на базе графена;

разработка конструкции полевого транзи стора на основе двухслойного графена.

Ожидаемые научные результаты по завершению 2-го года фи нансирования - разработка методики технологического процесса по созданию транзистора на основе графена;

получение графенового транзистора, работающего в гигагерцовом диапазоне;

измерение вольт-амперных характеристик и других характеристик графеново го транзистора;

сравнение расчтных и экспериментальных харак теристик.

Литература 1. M. Barbier Single-layer and bilayer graphene superlattices: col limation, additional Dirac points and Dirac lines / M.Barbier, P. Vasilo poulos, F. Peeters // Phil. Trans. R. Soc. A - 2010 №(368) p. 5499-5524.

2. L.Liao High- oxide nanoribbons as gate dielectrics for high mo bility top-gated grapheme transistors / L. Liao, J. Bai, Y. Qu, Y. Lin, Y.

Li, Y. Huangb, X. Duan // PNAS 2010 №15 p. 6711–6715.

УДК 621. РАЗРАБОТКА НАНОУГЛЕРОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ Воробьев А.Ю.

Воронежский государственный технический университет Е-mail: ckpn@mail.ru Проект направлен на решение проблемы становления и разви тия в Российской Федерации новейшей технологии создания элек тронной компонентной базы на основе углеродных тубулярных на ноструктур. В настоящее время технологии такого уровня ни в Рос сии, ни в мире не существует.

Cовременные конденсаторы должны отвечать требованиям вы сокого быстродействия, высокой энергоемкостью и малыми габа ритными размерами [1,2].

Целью настоящего проекта является разработка технологии из готовления наноуглеродных электродов суперконденсаторов c двойным электрическим слоем, отвечающего указанным требова ниям.

Задачами выполнения проекта являются:

– анализ литературных данных, выбор методов и методик ис следований, патентный поиск, проведение экспериментов;

– разработка эскизной конструкторской и технологической до кументации;

– разработка и изготовление экспериментальных образцов су перконденсаторов;

– разработка и изготовление опытных образцов суперконден саторов и проведение их испытаний, выполнение контрольно измерительные операций;

– разработка рабочей конструкторской и технологической до кументации;

– завершение испытаний образцов суперконденсаторов;

– подготовка мелкосерийного производства;

выпуск и реализация малых партий продукции.

В работе применяются современные методы и методики иссле дований: химических газотранспортных реакций (система С2H2-H2) [3], металлографии, химического и кристаллографического анали за, электросопротивления, сканирующей зондовой, оптической и растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального мик роанализа и др.

В результате выполнения проекта будет разработаны способы и технология изготовления наноуглеродных электродов суперкон денсаторов, удельная площадь поверхности которого превышает 4000 м2/г, величина запаса энергии на единицу массы – более Вт/г, а емкость – более 5000 фарад, что существенно превосходит выпускаемые в настоящее время конденсаторы на емкости в диапа зонах до микрофарад (10-6 фарад), до нанофарад (10-9 фарад) и до пикофарад (10-12 фарад).

Работа находится на стадии завершения исследований НИОКР.

Предложена конструкция и способ изготовления суперконденсато ра с двойным электрическим слоем. Подана заявка на получение патента. Проведены маркетинговые исследования, разработан биз нес-план проекта.

Создание наноуглеродных суперконденсаторов высокой энер гоемкости позволит не только использовать их в качестве незаме нимых элементов электрических схем различных приборов и уст ройств – от персональных компьютеров до СВЧ-печей, мобильных телефонов и телевизоров, но и завоевать новую область примене ния – аккумуллирование энергии. Разработка может быть исполь зована в интересах Министерства обороны, атомной промышлен ности и энергетики и др. Преимуществами наноуглеродных супер конденсаторов являются: высокое быстродействие, мощность и энергоемкость при сверхмалых габаритных размерах [4-6].

Помимо новой конструкции суперконденсатора новизна пред лагаемого нами подхода в сравнении с аналогичным подходом раз работчиков США и других стран, определяющая мировой уровень разработки по научным и технологическим критериям, заключает ся в методе выращивания углеродных нанотрубок: нанотрубки вы ращиваются с использованием в качестве катализатора частиц на ногранулированного композита Ni-Mg2O.

Прогнозируется, что жизненный цикл наноуглеродных супер конденсаторов нового поколения составит не менее 25 лет.

Полная стоимость проекта: 12 000 000 (двенадцать миллионов) рублей.

Интеллектуальная собственность, которая уже создана и/или будет создана в ходе выполнения НИОКР:

1. Заявка на патент №2010102440 Способ получения углерод ных нанотрубок / Небольсин В.А., Воробьев А.Ю. и др. Зарегист рировано в ФИПС 25.01.2010 г.

Литература 1. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. – Пер. с японск. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 134 с.: ил.

2. Уорден К. Новые материалы и конструкции. Свойства и применение. Москва: Техносфера, 2006. – 224 с.

3. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника.

Сборник под ред. П.П. Мальцева. Москва: Техносфера, 2006.

4. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры.

Новые материалы XXI века. Мир материалов и технологий. Пер. с англ. М.: Техносфера, 2003, 336 с.

5. Справочник по электрическим конденсаторам под ред. Чет верткова. – М.: Радио и связь, 1983. – 576 с.;

ил.

6. Chuizhou M. et al. Highly Flexible and All-Solid-State Paperlike Polymer Supercapacitors – Nano Lett. – DOI: 10.1021/nl 1019672.

УДК 66. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА Поздняков И.А.

Военный авиационный инженерный университет (г. Воронеж) E-mail: mr_907@mail.ru К сожалению, задача обеззараживания воздуха и внутриболь ничных инфекций до сих пор не только не решена, но и становится все более острой, о чем свидетельствует статистика: 2,5 млн. случа ев заражения внутрибольничными инфекциями ежегодно, высокий риск профессиональной заболеваемости в инфекционных и тубер кулезных больницах, выявление все новых и новых штаммов мик роорганизмов, устойчивых к воздействию антибиотиков, химиче ских препаратов и ультрафиолетового излучения.

Для очистки воздуха от твердодисперсной фазы микрозагряз нений применяются воздушные фильтры, а для обеззараживания воздуха в медицинских учреждениях уже более 80 лет применяется ультрафиолетовое излучение. Однако обеззараживание и дезинфек ция воздуха с помощью ультрафиолета малоэффективно по не скольким причинам, а именно:

- зависимость эффективности УФ-рециркуляторами от кон кретного микроорганизма;

- многие микроорганизмы устойчивы к облучению УФ рециркуляторами;

- кварцевые лампы рециркуляторов и облучателей нельзя ис пользовать для обеззараживания воздуха в присутствии людей.

Метод фильтрации воздуха также малоэффективен, т.к.

фильтр способен пропустить только 10% от общего объема воздуха помещения, в процессе удержания загрязнений происходит проскок частиц загрязнений через фильтр, а также происходит накопление и рост концентрации микроорганизмов в фильтровальном материале.

Подходы к очистке и обеззараживанию воздуха, профилакти ке внутрибольничных инфекций должны быть изменены!

Авторами предлагается способ очистки воздуха заключаю щийся в воздействии на загрязнения силовых электрических полей определенного характера, с одновременной выработкой отрица тельных аэроионов и озона необходимой концентрации. При этом происходит удаление пыли, спор, плесени, бактерий, вирусов, шер сти домашних животных, пылевого клеща, взвеси стройматериалов, пластмасс, стекловолокон, косметической и бумажной пыли, цве точной пыли и пуха, эпителий человека, а также очищение воздуха от следующих компонентов: фреон-12, сероуглерод, сероводород, запахи продуктов питания, запахи животных, товаров бытовой хи мии, табака, жженых материалов, выхлопных газов, эфирных масел, продуктов горения хлороформ, неприятных запахов.

Предлагаемая система очистки и обеззараживания воздуха (СООВ) значительно отличается от существующих тем, что имеет небольшие габариты, потребляемая мощность не превышает 15Вт, обладает хорошими эргономическими качествами, предельно про ста в эксплуатации, электробезопасна. Предлагаемая система очист ки и обеззараживания воздуха состоит из электроочистителя возду ха со встроенным ионо-озонатирующим устройством различного предназначения (бытового или промышленного), при наличии не оспоримых преимуществ по цене сравнима с представленными на рынке в настоящий момент средствами очистки.

В настоящее время авторами проведены экспериментальные исследования предлагаемой системы очистки и обеззараживания воздуха, подтвердившие возможность ее использования, определе ны сроки и этапы коммерциализации данной идеи.

Предлагаемая система очистки и обеззараживания воздуха применима для борьбы с внутрибольничными инфекциями и про филактики туберкулеза, гриппа, ОРВИ и других опасных инфекций в медицинских учреждениях, осуществляющих свою деятельность, как в государственном, так и в коммерческом секторах медицины.

УДК 537. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ НА ОСНОВЕ БЕССВИНЦОВОЙ КЕРАМИКИ Толстых Н. А., Лисицкий Д. А.

Воронежский государственный технический университет E-mail: mad_nik@bk.ru Энергонезависимые постоянные запоминающие устройства (ПЗУ или, по-английски, ROM — Read Only Memory), традиционно предназначены для хранения программ. Основной особенностью этой категории запоминающих устройств (ЗУ) является сохранение записанной в них информации после отключения напряжения пи тания. В системах обработки информации они применяются только для чтения, или преимущественно для чтения, поскольку процесс записи в них трудоемкий и долговременный. Как идеальное реше ние для применения в качестве энергонезависимого ОЗУ можно рассматривать так называемую FRAM. FRAM — это запоминаю щее устройство типа ОЗУ, которое использует сегнетоэлектриче ский эффект для реализации механизма хранения данных. Этот ме ханизм существенно отличается от используемой в других типах энергонезависимой памяти, использующей технологию плавающе го затвора. Сегнетоэлектрический эффект позволяет в материале сохранять электрическую поляризацию в отсутствие внешнего электрического поля. При приложении электрического поля к сег нетоэлектрическому кристаллу центральный атом перовскитной элементарной ячейки смещается в кристаллической решетке в со ответствии с полярностью поля и занимает определенное положе ние, соответствующее направлению поля, а именно «0» или «1».

Внутренняя схема управления позволяет определить состояние па мяти. При снятии электрического поля центральный атом остается в том же положении, в котором он был, находясь в электрическом поле. Таким образом, память FRAM не нуждается в постоянной ре генерации данных, и после отключения питания сохраняет свое со держимое. Кроме того, энергопотребление кристаллов отличается крайне малой величиной, а считывание и запись данных ведется со скоростью интерфейса шины. Сегнетоэлектрическая память нечув ствительна к магнитным полям и Х-излучению. Конструктивное исполнение FRAM-устройств делает их нечувствительными к ре альным внешним электрическим полям.

В отличие от устройств памяти, реализованных на основе пла вающего затвора, устройства FRAM не требуют подачи повышен ного напряжения для записи в ячейку. Комбинация длительных циклов записи и высокого напряжения является причиной того, что память на основе плавающего затвора очень энергоемка. Особен ности и достоинства FRAM можно охарактеризовать так:

быстрая запись;

высокий ресурс по количеству циклов записи;

низкая потребляемая мощность.

Уже сегодня имеется ряд областей применения, использующих в полной мере преимущества FRAM и, очевидно, что по мере по вышения емкости устройств FRAM будут появляться новые облас ти их применения.

В настоящее время большинство используемых в промышлен ности пьезоэлектрических материалов базируется на оксидах со структурой перовскита и, прежде всего, на твердых растворах Pb(Zr,Ti)O3 (PZT). Однако экологические проблемы, связанные с использованием свинца в пьезоэлектриках широкого применения, требуют активного поиска и исследований новых химических со единений для замены PZT и перехода на бессвинцовые материалы.

Целью данной работы является разработка элемента памяти на основе новых бессвинцовых сегнетоэлектрических материалов BiLiWO и BiLiSbO. Приготовление этих составов происходит в рамках стандартной керамической технологии. Полученные лабо раторные образцы отражают принадлежность к структуре перов скита и могут быть использованы в качестве основы для разработ ки элемента сегнетоэлектрической памяти.

УДК 66. ТЕСТ-СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ВОЗДУХА НА ОСНОВЕ НАНОПОРИСТОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ Битюцких М.Ю., Пашкова В.А.

Воронежский государственный технический университет E-mail: mssila@yandex.ru Актуальной эколого-аналитической задачей является создание малогабаритных и недорогих устройств сенсорного типа для экс прессного определения токсикантов в газовых и жидких средах.

Минимум пробоподготовки или ее полное отсутствие, быстрота получения аналитической информации, нетребовательность к ква лификации работника делает разработку таких устройств одним из наиболее перспективных направлений экологического контроля.

Известны селективные тест-системы на основе полупроводни ковых, термокаталитических элементов, а также устройств, реали зующих принципы супрамолекулярной химии, золь-гель метода и тд., однако, их недостатками является сложность формирования чувствительных слоев, необходимость стабилизаторов, невозмож ность работы в присутствии агрессивных сред. Альтернативный подход в разработке тест-систем связан с формированием ультра дисперсных подложек, обеспечивающих их высокую емкость, и прочное адсорбционное закрепление регентов.

Цель работы – разработка тест-полосок на основе модифици рованного нанопористого оксида алюминия (ПОА) для определе ния кислотообразующих веществ в газовой фазе, а также изучение альтернативных возможностей аналитического применения полу ченных матриц.

Для колориметрического определения токсикантов в воздухе использовали тест-полоски на основе ПОА со средним размером пор 50 нм, синтезированных по методике двухстадийного окисле ния из раствора сульфосалициловой кислоты (Ск-ты = 0, моль/дм3) при времени электролиза 30 минут. Для модификации матрицы ПОА использовали смеси кислотно-основных индикато ров: метилоранжа (А) с бромтимоловым синим (Б), (А) с бромфе ноловым синим (В), (А) с индигокармином (Г), тимолфталеина (Д) и фенолфталеина (Е), а также смесь Г, А с Д, Е. Выбор модифика торов связан с их присутствием в растворах большинства смешан ных индикаторов (смесь Вант-Урка, Чута, Лангера), а также тради ционным применением для качественного определения газов, влияющих на содержание кислотно-основных веществ в воздухе.

Фотография скола немодифицированной матрицы ПОА, полу ченной в оптимальных условиях синтеза.

Установлено, что только импрегнирование матрицы смесью (А) с (Б) вызывает обратимый переход окраски с золотистой в го лубую (при сорбции аммиака и др. основных газов) и в кирпично красную (при сорбции кислотных) практически мгновенно. Такой эффект объясняется образованием ионных ассоциатов, реагирую щих с аналитами по типу ионного обмена, при этом ПОА выполня ет роль носителя. На спектрах поглощения растворов исходных и смешанных индикаторов зафиксировано смещение максимума све топоглощения смешанного раствора в коротковолновую область и отклонение от закона аддитивности: мах (А) = 465 нм, мах (Б) = 430 нм, мах (А с Б) = 450 нм. Тест-полоски на основе ПОА позво ляют проводить до 100 циклов сорбция-десорбция в газовой фазе без потери в чувствительности, показана возможность их градуи ровки с использованием сканер-технологий в системе RGB света.

При использовании модифицированного ПОА в жидкостях, ус тановлено изменение рК некоторых индикаторов после их импрег нирования в матрицу (батохромные и гипсохромные сдвиги), что позволило рекомендовать разработанные тест-полоски в качестве оптических сенсоров.

Модифицирование ПОА жирными кислотами показало воз можность использования тест-полосок для сорбционного концен трирования таких металлов как: Fe(III), Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Pb(II) и др. из жидких сред, а также их разделения из смесей по ти пу тонкослойной хроматографии.

УДК 66. ХИМИЧЕСКАЯ И БИОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ЛАКТОЗЫ В ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДЫ Горбунова Е.М., Ковырялова Е.А., Ширунов М.О.

Воронежская государственная технологическая академия E-mail: plu-plush@rambler.ru Большое научное и практическое значение в качестве источни ка для получения фукозы и тагатозы имеет маловостребованный ресурс молочной отрасли – сыворотка, уровень промышленной пе реработки которой не превышает 30%. Основным компонентом су хих веществ сыворотки является лактоза, е физико-химические и биотехнологические свойства позволяют рассматривать этот угле вод в качестве потенциального источника фукозы и тагатозы.

Целью работы является химическая и биохимическая транс формация лактосодержащего сырья в функциональные углеводы тагатозу и фукозу. Исследования по биохимической и физико химической трансформации лактозы в моносахариды тагатозу и фукозу, для создания на его основе добавок, обладающих пребио тическим и иммунотропным действием, является весьма актуаль ной задачей. К наиболее перспективным производным лактозы от носится моносахарид тагатоза, характеризующийся функциональ ными свойствами.

По химическому строению D-тагатоза представляет собой ке тогексозу, которая отличается от D-фруктозы только заместителя ми у С4-го атома. Вкусовой профиль тагатозы максимально при ближен к сахарозе и фруктозе. Ее сладость составляет около 0, ед. SES (Sweetness Equivalency of Saccharose). Кроме того, тагатоза характеризуется низкой калорийностью – 1,5 ккал/г, с низким гли кемическим индексом и следующими механизмами позитивного действия. В настоящее время нами разработана нанобиотехнология по производству тагатозосодержащего углеводного комплекса.

Технология заключается в пастеризации, ультрафильтрации, об ратноосмотическом концентрировании и ферментативном гидроли зе основного компонента сыворотки лактозы под действием галактозидазы (Lactozym 3000L HP-G). Изомеризацию D-галактозы в гидролизованном обратноосмотическом концентрате проводили в присутствии 25%-ного раствора гидроксида кальция (катализатор хлорид кальция) в течение 2 ч. В результате действия ионов каль ция на молекулу D-галактозы происходит перегруппировка монозы и образование комплекса D-галактозаСа, который переходит в D тагатозаСа. Образовавшийся комплекс нейтрализовали углекис лым газом значения рН 6,7. Удалением карбоната кальция получа ли тагатозу.

Из минорных углеводов особую важность и актуальность представляет L-фукоза. С химической точки зрения - это метилпен тоза, моносахарид из группы дезоксигексоз. В природе фукоза встречается как в свободном, так и в связанном состояниях. Фукоза характеризуется низкой калорийностью – 1,6 ккал/г. В свободном виде является компонентом биополимеров, участвующих в форми ровании структур для осуществления биологических функций, стимулирует рост полезной микрофлоры кишечника, замедляет развитие опухолевых клеток кишечника и характеризуется сле дующими эффектами физиологического воздействия.

До настоящего времени в качестве основного сырьевого ис точника для получения фукозы применяли полисахарид фукоидан, содержащихся в бурых водорослях и фукусе. Нами предложен принципиально новый подход получения фукозы из лактозосодер жащего сырья, в частности молочной сыворотки, который преду сматривает трансформацию D-галактозы в фуцитол и фермента тивную изомеризацию последнего в L-фукозу.

Заключение Наличие в России полного цикла научно-производственной деятельности, от фундаментальной науки до промышленной реали зации, дает стране неплохие шансы на продвижение в число влия тельных центров научно-технического развития. Сейчас в России множество неиспользуемых изобретений. Не исключено, что неко торые из этих технологий со временем будут востребованы, но большинство устареет уже через несколько лет – ученые из других стран придумают им аналоги. В сложившихся условиях Россия может выступить в качестве технологического партнера для таких мировых индустриальных центров, как Китай и страны ЮВА. По приведенным соображениям инновационная стратегия России должна направляться на формирование позиции одного из мировых научных центров, а не на то, чтобы страна стала одной из «фабрик»

мирового высокотехнологичного производства.

Научное издание НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ (НТМ-2010) Труды региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Воронеж 1-2 декабря 2010 г.) В авторской редакции Компьютерный набор Д.Б. Дейч Подписано к изданию 16.12. Объем данных 2 698 Кб ГОУВПО «Воронежский государственный технический уни верситет»

394026 Воронеж, Московский просп.,

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 










 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.