Научный архив: статьи

Продемонстрированы возможности спектрометрии ядерного обратного рассеяния протонов с энергией 5—8 МэВ для экспертизы и контроля изменения состава различных материалов на примере спектров лекарственных средств, цемента, ряда бытовых химических средств, а также материалов из изотопов элементов. Полученные результаты свидетельствуют, что спектрометрия ядерного обратного рассеяния позволяет делать экспрессное экспертное заключение о соответствии (или несоответствии) исследуемого образца эталонному.

Предложена обобщенная синергетическая наноструктурная модель взаимосвязи температуры стеклования и структуры полимерных материалов. Эта модель учитывает специфический для полимеров фактор — гибкость полимерной цепи. В рамках этой модели температура стеклования является точкой бифуркации, соответствующей вырождению нанокластеров.

Рассмотрены принципы работы электро- и магнитокалорических охладителей и современное состояние этих методов охлаждения. Исследованы термодинамические характеристики нового типа электрокалорического охладителя, работающего без тепловых ключей. Показано, что при определенных условиях теоретический холодильный коэффициент может достигать холодильного коэффициента цикла Карно.

В статье представлен сопоставительный анализ терминологических единиц в путевых записках ученых-путешественников П. С. Палласа и И. П. Фалька, посвященных описанию уральских металлургических заводов XVIII века.
В ходе исследования из текстов извлекаются контексты описания уральских металлургических заводов, в которых представлены терминологические единицы металлургического производства XVIII в., проводится семантический и формальный анализ. На основе семантического анализа выделяются тематические группы. Семантический анализ определил тематические группы, в которых доминировали терминологические единицы для обоих авторов, и группы с наименьшим количеством единиц. Анализ терминологических единиц по формальной структуре выявил следующие типы: однословные, двухсловные и многословные терминологические единицы. Делается вывод о преобладании в формальной структуре многословных и двухсловных терминологических единиц, обнаружены сходство и различия в употреблении терминологических единиц ученых-путешественников, что характеризует начальный этап развития данной терминологии.

Показано, что формирование структуры эпоксиполимеров происходит во фрактальном пространстве, создаваемом рыхлоупакованной матрицей. Влияние плотности сшивки на размерность указанного пространства не является однозначным. Размерность фрактального пространства, в котором формируется наноструктура, определяет величину модуля упругости эпоксиполимеров.

Введение. Использование восстановленных деталей автотранспортной техники позволяет снизить финансовые затраты на ремонт техники. Стоимость восстановленных деталей должна быть не более 50% стоимости новой детали. Повышение производительности (скорости осаждения) электролитического медного покрытия при восстановлении деталей автотранспортной техники требует учета технологических и экономических аспектов процесса восстановления. Исследование факторов (условий осаждения), влияющих наибольшим образом на процесс осаждения медного покрытия, анализ полученных результатов эксперимента и его статистическая обработка и позволили оптимизировать технологию восстановления медных деталей для создания наиболее целесообразных режимов осаждения с максимальной производительностью, снижая таким образом себестоимость восстановления деталей автотранспортной техники. Целью проведенных исследований является разработка математической модели влияния условий осаждения (температура электролита, катодная плотность тока) и состава электролита (концентрация сульфата меди и серной кислоты) на производительность процесса осаждения медного покрытия, для дальнейшей разработки наиболее производительной технологии восстановления коллекторов электродвигателей автотранспортной техники.

Материалы и методы. Исследования проводили на оборудовании, позволяющем получать необходимые данные с требуемой точностью. Математическую обработку проводили с применением современных средств обработки статистических данных, которые исключали возможные ошибки, позволяя получать зависимость факторов с необходимой точностью.

Результаты. В ходе исследований сульфатно-медных электролитов для получения электролитического медного покрытия, с дальнейшей разработкой технологии восстановления деталей автотракторной техники, возникла необходимость определения влияния условий осаждения – «факторов» (плотность катодного тока, температура электролита, концентрация сульфата меди, концентрация серной кислоты) на скорость осаждения – «отклик». Было выявлено, что фактор «плотность катодного тока» и сочетание факторов «плотность катодного тока» и «концентрация серной кислоты» являются наиболее значимыми. Оптимизированы условия осаждения с целью получения наиболее производительной технологии восстановления коллекторов электродвигателей автотранспортной техники путем осаждения медного покрытия. Оптимальными значениями условий осаждения, согласно полученной модели, для получения максимальной скорости осаждения является температура электролита 35…40 °С, плотность катодного тока более 5 А/Дм2, концентрация сульфата меди 200…250 г/л, концентрация серной кислоты 40…70 г/л.

Редкоземельные металлы (РЗМ) играют критическую роль в развитии высокотехнологичных отраслей и обеспечении обороноспособности государств. Россия, обладая второй по величине разведанной ресурсной базой РЗМ в мире, сталкивается с парадоксом сырьевой зависимости: при колоссальном ресурсном потенциале страна импортирует до 90 % потребляемых редкоземельных металлов, преимущественно из Китая. В настоящей статье рассматривается стратегия России по достижению технологического суверенитета в сфере РЗМ. Анализ охватывает три ключевых направления: (1) геологический потенциал и перспективы освоения крупнейших месторождений (Томторское и др.), (2) структурная трансформация от импортозависимости к созданию полного цикла производства и (3) геополитическое позиционирование в условиях монополизации рынка Китаем. Исследование показывает, что, несмотря на планы наращивания добычи и производства РЗМ, Россия сталкивается с системными вызовами: отсутствие коммерчески эффективных технологий разделения РЗМ, высокая стоимость освоения арктических месторождений, ограниченный внутренний спрос (менее 1,5–2 тыс. т в год) и геополитические ограничения доступа к технологиям.

В статье предпринята попытка комплексного анализа рынка индия – ключевого технологического металла, характеризующегося высокой стратегической значимостью и структурной неустойчивостью. На основе системного подхода исследуются фундаментальные характеристики рынка: особенности сырьевой базы как побочного продукта, концентрированная география производства, эволюция потребительских секторов и крайняя волатильность цен. Особое внимание уделено анализу влияния геополитических факторов (экспортные ограничения КНР 2025 г.) на сбои в глобальных цепях поставок. Динамика рынка интерпретируется через концепцию длинных сырьевых суперциклов, что позволяет выявить макроэкономические драйверы ценовых трендов. В заключение сформулированы ключевые вызовы и перспективы, связанные с технологическими ограничениями извлечения металла и ростом инновационного спроса.

В статье представлен углубленный анализ глобального цикла индия как критического попутного металла в контексте устойчивого развития. На основе интегрированной системно-динамической модели реконструированы долгосрочные траектории добычи, предложения, спроса, цен и переработки индия в период 1930–2200 гг. Существенным вкладом работы является теоретическое и модельное обобщение зависимостей, присущих попутным металлам: геохимической связанности с материнскими рудами, технологической обусловленности извлечения, экономической неэластичности предложения и инфраструктурной инерционности. Показано, что указанные факторы формируют структурный разрыв между спросом и предложением, который не может быть устранен рыночными механизмами. Согласно результатам моделирования, пик добычи индия приходится на 2025–2030 гг., после чего возникает устойчивый дефицит, ограничивающий развитие фотоэлектрических технологий. Установлено, что даже при значительном росте цен предложение остается слабо чувствительным, тогда как низкий уровень переработки (<25 %) не компенсирует растущий спрос. В статье обоснована необходимость перехода в России к политике макроуправления материальными потоками, развитию экономики рециклинга и созданию инфраструктуры извлечения попутных металлов. Полученные результаты интерпретируются в контексте сценариев устойчивого развития России до 2050 года, что позволяет сформулировать прикладные рекомендации для промышленной и ресурсной политики.

В статье исследуется взаимосвязь между макроэкономическими циклами и динамикой цен на ключевые сырьевые материалы микро- и оптоэлектронной промышленности (кремний, германий, галлий, индий, селен) в ретроспективе периода 1990–2025 гг. Актуальность работы обусловлена высокой волатильностью рынка этих материалов и их критической важности для таких отраслей, как производство полупроводников. Цель исследования – проверить гипотезу о том, что ценовые тренды на указанные материалы могут выступать индикатором общего состояния и циклических колебаний в электронной индустрии. Методологическую основу составляет системный подход, объединяющий ретроспективный анализ рыночных данных (USGS, SEMI) с положениями циклических экономических теорий, в частности, волновой теории Эллиотта и концепции «сырьевых суперциклов». На основе анализа ценовой динамики выделено пять характерных периодов, каждый из которых сопоставлен с ключевыми событиями в технологическом развитии и мировой экономике. Результаты исследования показали неоднозначный характер связи. В ранние периоды (начало 1990-х – середина 2000-х гг.) цены на большинство материалов не отражали общего роста электронного сектора, определяясь специфическими факторами (структурные изменения рынков, действия государственных резервов, политические события). Однако с середины 2000-х гг., с началом глобального сырьевого суперцикла и бурным ростом солнечной энергетики, динамика цен на поликремний, галлий и германий стала более синхронизированной с макроэкономическими трендами и инвестиционной активностью в секторе. Кризисные явления (2008, 2012, 2019 гг.) и последующие восстановления также находили отражение в ценах. Показано, что использование исторических ценовых паттернов в качестве инструмента прогнозирования требует крайней осторожности. Ценовая динамика исследуемых в совокупности материалов начала выступать индикатором состояния отрасли лишь в определенных условиях, когда рынки достигли значительных объемов и попали под влияние спекулятивного капитала и масштабных технологических сдвигов. Сделан вывод о нелинейности и обусловленности связи «цена-конъюнктура», что ограничивает прямое применение циклических моделей (типа Эллиотта) для надежного прогнозирования, но не отменяет их аналитической ценности для ретроспективного понимания рыночных механизмов.

Разработка новых износостойких твердосплавных композиций для наплавочного упрочнения изделий, эксплуатируемых в жестко абразивных средах, в частности почве, является одним из эффективных направлений борьбы с абразивным износом и его последствиями. Серийно выпускаемые железоуглеродистые твердые сплавы имеют невысокие характеристики сопротивления абразивному изнашиванию. (Цель исследования) Разработка новых твердых сплавов на основе высоколегированных чугунов, обеспечивающих повышение износостойкости и эффективности применения упрочняющих наплавочных покрытий на быстроизнашиваемые детали почвообрабатывающей техники. (Материалы и методы) Априорный анализ показал, что увеличенное содержание бора повышает, как правило, сопротивляемость сталей и твердых сплавов абразивному изнашиванию. Отмечена сложность и недостаточная изученность влияния легирования бором, в частности железоуглеродистых твердых сплавов. По результатам предшествующих исследований приведены рекомендуемые граничные пределы содержания бора в сплавах – 0,5-6,0 процента. Отмечены особенности влияния легирования бором в сочетании с содержанием в сплавах марганца и никеля. Методы исследований состояли в проведении и оценке результатов сравнительных лабораторных и эксплуатационно-полевых ресурсных испытаний образцов и полнокомплектных изделий с нанесенными различными видами твердосплавных покрытий. (Результаты и обсуждение) Исследованы четыре новые вида борсодержащих твердых сплавов. Проведены их сравнительные лабораторные и эксплуатационные испытания. Лучший из разработанных твердых сплавов, с условным обозначением ПР-ФБ3Х, имеет при наплавочном нанесении до 1,6 раз более высокий коэффициент относительной износостойкости в сравнении с лучшим из серийных сплавов ПГ-ФБХ-6-2. Разработанные сплавы в ряде случаев могут быть экономически эффективными заменителями композиций серийных твердых сплавов с добавками дорогостоящего литого карбида вольфрама. (Выводы) В результате проведенных исследований и практических работ созданы новые сплавы ПР-ФБЗХ и ПР-ФБ2,5Х, отличающиеся, прежде всего повышенным (до 3,2 процента) содержанием бора, имеющие высокую противоизносную характеристику. Данные сплавы возможно использовать как качественные, экономически эффективные заменители серийных железоуглеродистых сплавов с добавками литого карбида вольфрама (WC).

Обзор содержит информацию о методах очистки сурьмы при их комплексном применении. Подобран оптимальный примесной состав для сурьмы квалификации 6N5, пригодной для использования в электронике, включающий 30 остаточных примесей количеством не более 0,00005 масс. %. Разработан новый способ и устройства получения сурьмы квалификации 6N5, основанный на использовании в одном цикле технологического процесса нескольких методов рафинирования: фильтрации расплава с его дегазацией и дополнительной очисткой через окисный слой, дистилляции с отгонкой легколетучих примесей с использованием геттерных фильтров и навесок металлов, основных второго и третьего дистилляционных процессов со сливанием материала и дальнейшей кристаллизационной очисткой, направленной кристаллизацией и/или зонной плавкой. Разработана технологическая схема процесса получения сурьмы квалификации 6N5, представлено ее описание. Проведены экспериментальные процессы очистки сурьмы марки Су0 до квалификации 6N5, осуществлен анализ элементного состава, получен продукт чистотой 99,99995 масс. %, со сквозным выходом 38 %.