Для экспрессного и недорогого скринингового исследования лекарственных препаратов при оценке содержания в них основного вещества в целях исключения их фальсификации широко используют индикаторные бумаги на основе иммобилизованных реагентов с последующей цифровой обработкой изображений тест-средств. Предложены индикаторные бумаги на основе иммобилизованных на целлюлозную матрицу реагентов — 4-диметиламинокоричного альдегида (ДМАКА), 4-диметиламинобензальдегида (ДМАБ) и 3-метокси-4-гидроксибензальдегида (ванилина) для определения β-лактамного антибиотика цефотаксима. Для установления оптимальных условий иммобилизации реагентов на твердую матрицу регистрировали значения изменения интенсивности цветовых параметров при варьировании концентрации реагентов, присутствия и типа ПАВ, пористости бумаги. При визуально-колориметрическом определении цефотаксима предел обнаружения составил 1,0 мг/мл (ДМАКА), 0,12 мг/мл (ДМАБ) и 0,30 мг/мл (ванилин). Цветометрическую обработку изображений тест-средств проводили в программе GIMP (GNU Image Manipulation Program) 2.10 путем усреднения изображения индикаторных бумаг с помощью функции «размывание – резкость», определяя интенсивности цветовых параметров. Фотографии тест-средств регистрировали с помощью 48-мегапиксельной камеры смартфона POCO X3 pro в специализированном боксе размером 22 × 23 × 24 см с двумя полосками светодиодного освещения (5 В, 1 А). Получены линейные зависимости интенсивностей цветовых параметров моделей RGB, HSV, CMYK от концентрации (lg c) цефотаксима: y = –15x + 45 (r² = 0,99, цветовой параметр H для ДМАКА), y = –51x + 130 (r² = 0,99, параметр B для ДМАБ), y = 36x + 30 (r² = 0,99, параметр S для ванилина). Построены линейные зависимости площадей и периметров лепестковых диаграмм индикаторных бумаг для исследованных систем цефотаксим — иммобилизованный реагент от концентрации цефотаксима. Правильность результатов определения оценивали методом «введено – найдено», значение относительной погрешности не превышало 25 %. Разработанные тест-средства на основе иммобилизованных ароматических альдегидов рекомендованы для полуколичественного определения цефотаксима.

Предложен экспрессный способ скрининга проб и определения остаточных содержаний 80 ветеринарных препаратов в пищевых продуктах при оценке их безопасности. В пробоподготовке исключена стадия твердофазной экстракции для очистки экстракта, при этом матричный эффект нивелирован применением изотопно-меченых стандартов. Применение способа изотопного разбавления позволило исключить стадию построения матричных градуировочных зависимостей и рассчитывать концентрации с использованием поправочных коэффициентов, найденных по стандартным водным растворам аналитов с ограниченным числом изотопно-меченых стандартов (по одному для каждого класса определяемых соединений). Пределы обнаружения лекарственных препаратов (c_мин = 0,1 – 10 нг/г) позволили определять их остаточные количества на уровне максимально-допустимых содержаний для пищевых продуктов.

Представлена методика определения аристолохиевой кислоты (АА) в пищевой продукции с использованием пьезоэлектрического иммуносенсора, в качестве распознающего слоя которого служили магнитные углеродные нанокомпозиты (МУНК) с иммобилизоваными на их поверхности белковыми конъюгатами AA. Изучены способы синтеза магнитных ядер Fe₃O₄ и их закрепление на поверхности многостенных углеродных нанотрубок (УНТ). Методом ИК-спектроскопии установлено, что формирование распознающего слоя сенсора происходит вследствие образования ковалентных связей между аминогруппами конъюгатов AA и карбоксильными группами УНТ. Определены концентрации белковых конъюгатов на основе овальбумина (OVA) и бычьего сывороточного альбумина (BSA) (0,3 и 0,2 мг/мл) и степень разбавления антител (0,25), обеспечивающие оптимальные характеристики пьезоэлектрического иммуносенсора. Установлены метрологические характеристики определения AA предложенным способом: диапазон определяемых содержаний и предел обнаружения AA при применении пьезоэлектрического иммуносенсора с распознающим слоем на основе МУНК/AA-OVA и МУНК/AA-BSA составляют (нг/мл): 50 – 400 и 10; 100 – 300 и 50 соответственно. Сенсор апробирован при определении AA в образцах китайского фиточая и БАД для похудения. В чае кислота не обнаружена, а в БАД ее содержание составляет 3,2 мкг/г.

Процесс настройки пьезоэлектрического фильтра заключается в понижении частоты частных резонаторов в результате снятия слоя электрода при помощи ионно-лучевого травления в среде инертного газа. При этом необходимо контролировать частоты первого и второго резонаторов, а также разнос частот (расстояние между частотами верхнего и нижнего резонансов пьезосистемы), динамическое сопротивление частных резонаторов и вносимое затухание. В работе представлены результаты использования ионно-лучевого травления при настройке монолитных пьезоэлектрических фильтров на объемных акустических волнах. Выявлено, что проводить настройку следует по частотам верхнего и нижнего резонансов пьезосистемы с контролем по вносимому затуханию. Необходимо также исключить операции по контролю частот первого и второго частных резонаторов. Определены оптимальные параметры ионно-лучевого травления электродов частных резонаторов: рабочее давление — 1,33 · 10^–5 Па, расход рабочего газа — 1,75 м³ · Па/с, энергия ионного пучка — 1 кэВ, плотность ионного тока — 6 мА/см². Кроме того, выявлены зависимости вносимого затухания и динамического сопротивления от частоты частных резонаторов. Характеристики полученного монолитного кварцевого фильтра: номинальная частота — 21400,681 МГц, ширина полосы пропускания по уровню –3 дБ — 32,66 кГц, вносимое затухание — 0,5 дБ. Полученные результаты могут быть использованы при настройке секций с меньшими по площади электродами для фильтров на более высоких частотах.

Монокристаллический антимонид индия — незаменимый материал в таких областях твердотельной электроники, как опто- и наноэлектроника. В свою очередь плотность дислокаций и характер их распределения, напрямую зависящие от технологических параметров процесса роста, во многом определяют физические и механические свойства материала. В работе представлены результаты исследования монокристаллов InSb, полученных модернизированным методом Чохральского в кристаллографических направлениях [100], [111] и [112]. Анализировали влияние условий выращивания (осевых и радиальных температурных градиентов на фронте кристаллизации) на дислокационную структуру пластин InSb. Кроме того, исследовали структурные свойства пластин. Методом избирательного травления установлено, что количество дислокационных ямок травления на пластинах с различной ориентацией отличается примерно на порядок величины (10³ см^–2 — для плоскости (111) и 10² см^–2 — для (100)). Количество фигур травления для плоскости (100) соизмеримо с их числом в кристаллах, выращенных в направлениях [112] и [100]. Вероятно, максимальную плотность дислокаций в монокристаллах InSb можно считать константой материала, а повышенная прочность монокристаллов, выращенных при меньших осевых градиентах на фронте кристаллизации, связана с формированием диффузионным путем характерного ансамбля точечных дефектов вдоль линии дислокации. Показано, что наилучшими физическими и механическими свойствами обладают пластины InSb [112] (100). Полученные результаты могут быть использованы при изготовлении комплектующих для фотоприемников, в частности, при обработке пластин (резке, шлифовании и полировании) для оптимизации технологического процесса.

При определении набухания полимерных материалов в агрессивных средах стандартными методами возникают значительные погрешности измерений. Поэтому необходимо совершенствование лабораторных методов и средств диагностики для решения исследовательских задач за счет автоматизации существующих процессов проведения испытаний с минимизацией или полным исключением субъективных составляющих погрешностей измерения. В работе представлена автоматизированная система управления (АСУ) процессом набухания герметизирующих эластомеров, использующихся в конструкциях емкостей, танков и агрегатов для хранения, перевозки, эксплуатации и перекачки жидкостей различного происхождения и свойств. Показаны способы аппаратной и алгоритмической реализации разработанной автоматизированной системы исследований и испытаний пропитки и набухания герметизирующих полимеров на примере наполнения стандартной рабочей жидкостью образцов эластомеров марки МБС. Полученные результаты могут быть использованы для сокращения времени пропитки и набухания герметизирующих эластомеров за счет предложенного метода заполнения и разработанной интегрированной АСУ процессом заполнения.

Модуль нормальной упругости считается достаточно устойчивой физико-механической характеристикой материалов, мало зависящей от их состава и структуры. Среди факторов, влияющих на модуль нормальной упругости, выделяют температуру и анизотропию. Сведения о влиянии масштабного фактора на модуль нормальной упругости весьма ограничены, а иногда и противоречивы. Цель данной работы — исследование влияния масштабного фактора на модуль упругости стали 45, определяемый растяжением геометрически подобных образцов с разным исходным диаметром. Испытания образцов проводили на универсальной машине Instron 8801 со скоростью деформирования 0,1 мм/мин при комнатной температуре. Упругие деформации при растяжении измеряли двумя способами — с помощью навесного экстензометра и методом корреляции цифровых изображений. Оба метода показали достаточно близкие результаты при испытании образцов одинакового диаметра. Однако метод корреляции цифровых изображений позволил выполнить измерения упругих деформаций на образцах малого диаметра, на которых нельзя было закрепить экстензометр. Установлено снижение модуля упругости с увеличением исходного диаметра образца. Получены графические зависимости модуля упругости от диаметра образца и площади его поперечного сечения. Изложены возможные причины снижения модуля упругости под влиянием масштабного фактора. Среди этих причин основными можно считать уменьшение удельной поверхности и удельной поверхностной энергии, увеличение деформируемого объема, снижение скорости деформации при постоянной скорости деформирования. Уменьшение модуля упругости под воздействием масштабного фактора необходимо учитывать в расчетах на прочность и при оценке остаточного ресурса деталей и конструкций с относительно большими сечениями и толщинами стенок.

One of the well-known features of the external action of the electric current in the process of plastic deformation is the electroplastic effect manifesting in a decrease in flow stresses and an increase in plasticity (deformability). Understanding the nature of the electroplastic effect provides targeted regulation and application of the effect to improve the efficiency of metal working processes or to change the structure and properties of materials. The deformation behavior of commercially pure titanium under the impact of an electric current of critical density from 12 to 400 A/mm² is considered. The electroplastic effect in coarse-grained (d = 50 μm) and ultrafine-grained (d = 500 nm) VT1-0 titanium has been studied under a combination of tensile deformation and applied current of various modes and regimes, including the single-pulse, multipulse and direct current modes. It is shown that a decrease in the grain size contributes not only to an increase in the strength characteristics, but also to a decrease in the electroplastic effect, the mechanism of which is closely related to the density of mobile dislocations. It has been shown that the manifestation of the electroplastic effect in titanium is controlled by the grain size, and a decrease in the grain size leads to its electroplastic degradation and finally to the complete disappearance in the amorphous state due to a decrease in the density of free dislocations.

Глобальная цифровизация производства открывает новые возможности для предиктивной диагностики технического состояния изделий машиностроения. В работе рассмотрены вопросы, связанные с оценкой технического состояния конструкций агрегатов машиностроения, прежде всего, с определением их остаточного ресурса. В настоящее время выделен класс виртуальных моделей — цифровые двойники остаточного ресурса конструкции, которые, помимо мониторинга и прогнозирования долговечности конструкций, могут обладать обратной связью и контролировать ресурс, моделируя технологический процесс производства и в конечном счете адаптивно оптимизируя реальный технологический процесс с учетом заданной вероятности наступления предельного состояния конструкции. Рассмотрены проблемы существующих методов оценки долговечности во временной и частотных областях, выявлены их сильные и слабые стороны с точки зрения применения в качестве основы алгоритмического обеспечения цифровых двойников остаточного ресурса конструкций. Отмечено возможное разнообразие получения исходных данных для оценки долговечности, а именно — кривых усталости материалов (при разных типах и схемах нагружения). Помимо схемы нагружения, на вид кривой усталости влияет процесс нагружения — регулярный, случайный или смешанный. При реальной эксплуатации изделий чаще всего преобладает нестационарное случайное нагружение (процессы с изменяющимися характеристиками, ударными импульсами), при котором методы оценки долговечности слабо изучены и в основном заключаются в упрощении нестационарного процесса. В работе особое внимание уделено нестационарным процессам нагружения, поскольку создание цифровых двойников подразумевает непрерывный анализ долговечности конструкции для реальных эксплуатационных нагрузок. Рассмотрены и другие проблемы, с которыми могут столкнуться исследователи при разработке цифровых двойников конструкций.

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) антифрикционного назначения с самосмазывающимися свойствами находят применение для изготовления различных деталей в узлах трения машин и механизмов. Цель работы — исследование влияния наполнителей (сульфенамида Ц, серы, оксидов магния и цинка) на трибологические параметры полимерных композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Образцы для исследований изготавливали методом горячего прессования — при температуре 175 °C и давлении 10 МПа. Рассматривали композиты с концентрациями наполнителей: 0,5 и 1 % масс. сульфенамида; 0,5 и 1 % масс. сульфенамида с серой; 0,5 и 1 % масс. сульфенамида с серой с вариацией оксида цинка или оксида магния. Установлено, что введение сульфенамида приводит к повышению износостойкости в шесть раз, а введение комбинации наполнителей 0,5 % масс. сульфенамида, серы и оксида магния — в 1,5 раза. Поверхности трения композитов исследовали на сканирующем электронном микроскопе и ИК-спектрометре. На поверхностях трения композитов, наполненных сульфенамидом, выявлено формирование ориентированной упорядоченной структуры в виде кластеров из продуктов износа. В случае комбинированного наполнения на поверхности трения обнаружены вторичные структуры, отличающиеся визуально от поверхности трения СВМПЭ. Методом ИК-спектроскопии поверхности трения композитов с комбинированным наполнением установлено появление пиков в ИК-спектрах, соответствующих кислородсодержащим группам (–C=O, –COOX). Показано, что ИК-спектры композитов с моно- и бинарными наполнителями имеют менее интенсивные пики благодаря формированию вторичных структур. Введение в СВМПЭ сульфенамида совместно с оксидами цинка и магния способствует сшивке макромолекул полимера в зоне трения за счет фрикционного нагрева, сдвиговых нагрузок и воздействия контртела. Разработанные материалы могут быть использованы для изготовления деталей узлов трения машин и другой транспортной техники, поскольку выдерживают жесткие условия эксплуатации в резкоконтинентальном климате.