Новые сорбенты с различными цвиттер-ионными фрагментами в структуре функционального слоя разной разветвленности использовали для определения органических кислот, сахаров, нуклеозидов и витаминов в различных объектах. Для всех изученных классов аналитов выявлено уменьшение эффективности при наращивании функционального слоя сорбента. В связи с этим для определения нуклеозидов и азотистых оснований в питательной смеси для бактерий использовали наименее разветвленную неподвижную фазу, полученную с помощью 1,4-бутандиолдиглицидилового эфира и глицина. В случае определения водорастворимых витаминов полного разрешения тиамина и никотинамида достигли на сорбенте с более разветвленным слоем, содержащим таурин во внутренней его части. Установлено, что снижение эффективности при повышении разветвленности слоя компенсируется для органических кислот увеличением силы и количества кислотных групп цвиттер-иона в структуре неподвижной фазы. В результате сорбент с таурином и иминодиуксусной кислотой в структуре разветвленного слоя с наилучшей разделяющей способностью, превышающей возможности известных фаз, выбран для определения органических кислот в различных напитках. Использование таурина при создании гиперразветвленного слоя также улучшило селективность и повысило эффективность по отношению к углеводам, в результате чего сорбент с глицином во внутреннем слое и таурином во внешнем использовали для экспрессного определения углеводов в сладких напитках. Идентификацию аналитов осуществляли путем сравнения их времен удерживания с временами удерживания пиков в растворах стандартов веществ. Диапазон построения градуировочных зависимостей выбирали исходя из предполагаемого содержания в объектах анализа, а также растворимости аналитов в водно-органической подвижной фазе. Правильность результатов подтверждена методом «введено – найдено». Полученные с использованием новых неподвижных фаз содержания соединений различных классов в объектах анализа соответствуют заявленным производителями.

Впервые предложен подход для быстрой оценки содержания пуниковой кислоты в масле гранатовых косточек по спектрам комбинационного рассеяния (КР) света. С использованием двух длин волн возбуждающего излучения (532 и 785 нм) исследовали спектры КР смесей масла гранатовых косточек и подсолнечного масла. Смеси этих масел рассматривали в качестве модельных систем масла гранатовых косточек с различным содержанием пуниковой кислоты. С привлечением теории функционала плотности рассчитан спектр КР молекулы пуниковой кислоты. На основании этих исследований установлено, что отношение пиковых интенсивностей I₁₆₂₈/I₁₄₄₂ спектральных линий с частотами 1628 и 1442 см^–1 пропорционально содержанию пуниковой кислоты в масле. Линия КР около 1628 см^–1 связана с валентными колебаниями C=C связей в последовательностях из трех сопряженных связей в молекулах этой кислоты. Линия около 1442 см^–1 относится к деформационным колебаниям C–H связей в CH₂-группах в молекулах всех жирных кислот в масле гранатовых косточек. Показано, что метод спектроскопии КР позволяет идентифицировать пуниковую кислоту в масле гранатовых косточек даже при низких содержаниях (1 % масс.). Дополнительно обнаружено, что спектры КР, зарегистрированные с использованием длины волны возбуждения 532 нм, позволяют детектировать наличие каротиноидов в масле гранатовых косточек.

Предложен бесконтактный способ определения массовой доли молочного жира в бутилированном кефире с помощью диффузного отражения излучения светодиодов с разными длинами волн (365, 390, 850 и 880 нм) с использованием смартфона и специального самодельного цветометрического устройства. Для регистрации аналитического сигнала применяли смартфон OnePlus 10 Pro, iPhone 14 и ИК-Фурье-спектрометр для ближней ИК-области спектра (4000 – 10000 см–1). Обработку экспериментальных данных проводили с помощью специализированных программ многомерного анализа данных. Установлено, что интенсивности каналов RGB изменяются в зависимости от жирности кефира, что свидетельствует о наличии корреляции между цветовыми характеристиками и содержанием молочного жира. Влияние содержания белков и углеводов на аналитический сигнал оказалось минимальным, поскольку их концентрация в кефире с различной жирностью изменяется незначительно. Значения интенсивности каналов RGB использовали в качестве аналитического сигнала для определения жира в кефире. Показано, что упаковка из полиэтилентерефталата оказывает минимальное влияние на диффузное отражение, что позволяет проводить анализ без вскрытия упаковки. Оценку массовой доли молочного жира в кефире проводили с использованием метода многомерной калибровки данных — частичной регрессии наименьших квадратов. Относительное стандартное отклонение результатов не превышало 0,11 %, что подтверждает высокую точность метода. Наилучшие результаты были получены при использовании светодиодов с длиной волны излучения 390 и 850 нм, когда величины погрешностей RMSEC и RMSEP достигали максимальных значений 0,0901 и ≤0,887 % соответственно. Равноточность полученных результатов подтверждена использованием метода ИК-Фурье-спектроскопии.

Один из способов управления характеристиками композиционных материалов — формирование пироуглеродной матрицы с необходимой анизотропией пироуглерода. В работе представлены результаты оценки текстуры пироуглеродной матрицы композиционных материалов оптическим методом. Угол экстинкции — количественную характеристику текстуры — определяли с помощью регистрации интенсивности (яркости) квадранта сферолита пироуглеродной матрицы вокруг углеродного волокна. За искомую величину принимали значение угла поворота анализатора микроскопа при минимальной интенсивности. Используемые при определении серии фотографий микроструктуры пироуглеродного сферолита при различных углах поворота анализатора относительно поляризатора обрабатывали в графическом редакторе, далее анализировали усредненные значения оттенков серого выбранных пикселей в одной и той же области для поиска минимума интенсивности. Установлено, что при обработке изображений микроструктуры пироуглеродной матрицы и измерении яркости с помощью градаций серого влияние спектральных характеристик источника освещения незначительно при правильно подобранной освещенности. Оценены ограничения, связанные с геометрическими размерами исследуемого пироуглерода. При определении углов экстинкции для образцов с различной пироуглеродной матрицей (включая матрицу, состоящую из двух слоев) выявлено, что пироуглерод, полученный термоградиентным и изотермическим методами, имеет высоко- и низкотекстурированную структуру соответственно. Значения угла экстинкции для пироуглеродной матрицы, состоящей из двух слоев, различны для каждого слоя. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методов анализа микроструктуры пироуглерода.

Активное развитие телекоммуникационных систем, работающих на частотах от 30 ГГц и выше (в том числе систем 5G), требует разработки и создания материалов с диэлектрической постоянной менее 2,2, совместимых с технологией печатных плат. Технологические подходы изготовления таких материалов основаны на формировании воздушных полостей в исходной диэлектрической матрице и требуют контроля их СВЧ-параметров (в первую очередь диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь) в заданном диапазоне частот. В работе представлены результаты исследования электрофизических свойств композитного диэлектрического материала с низкой диэлектрической постоянной. Герметизированные диэлектрические пластины с заданным распределением воздушных полостей по объему изготавливали с помощью механической перфорации и аддитивной технологии 3D-печати. СВЧ-параметры полученных образцов определяли с помощью разъемного цилиндрического резонатора на частоте ~10 ГГц. Исследовали образцы с минимальным значением диэлектрической проницаемости 1,75. Установлено, что применение аддитивных технологий 3D-печати ввиду целого ряда особенностей приводит к искажению геометрических размеров формирующихся воздушных полостей, что, в свою очередь, влияет на электрофизические свойства образцов. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых СВЧ-материалов.

Воздействие сероводорода, содержащегося в добываемых на нефтегазовых объектах углеводородах, на стальное оборудование и трубопроводы опасно не только коррозионными разрушениями, но и проникновением водорода в углеродистые и низколегированные стали. Однако такое негативное влияние на стойкость и свойства конструкционных материалов ранее изучалось преимущественно для условий жидкой среды, характерной для нефтяных месторождений. В работе представлены результаты исследования процессов внутренней коррозии на газовых месторождениях. Анализировали закономерности и особенности состава и свойств осадков, формирующихся в газопроводах при взаимодействии H₂S-содержащего газа со сталью. Методом рентгеновской дифракции определено, что основной продукт коррозии — сульфиды железа (тетрагональный и кубический), формирующиеся в газообразной и жидкой фазах. Формы образующихся на поверхности стали кристаллов продуктов сероводородной коррозии исследовали методом сканирующей электронной микроскопии. Выявлено влияние отличий в их фазовом составе и кристаллических формах на общекоррозионные потери и наводороживание сталей. Кроме того, отсутствие сплошности в пленке сульфида железа может приводить к образованию локальных коррозионных дефектов на стальных конструкциях. Полученные результаты могут быть использованы при оценке степени опасности сероводородной коррозии на стальном оборудовании газовых месторождений и трубопроводах, а также при подборе средств противокоррозионной защиты (например, ингибиторов коррозии).

Предложена методика оценки живучести трубопровода с продольной поверхностной полуэллиптической трещиной нормального отрыва, удаленной от поперечного сварного шва, с учетом двухосного стеснения деформаций по ее фронту. В настоящее время отсутствуют публикации, в которых рост такой трещины прогнозируют с учетом T_xx- и T_zz-напряжений, являющихся несингулярными членами в разложении Вильямса для напряжений у фронта трещины в трехмерных телах. Для моделирования роста усталостной трещины использована модернизированная формула Пэриса, в которой размах обычного коэффициента интенсивности напряжений (КИН) заменен на размах эффективного КИН. При этом в выражение для эффективного КИН кроме обычного КИН включены T_xx- и T_zz-напряжения. Предложенный двухпараметрический подход позволяет учесть стеснение деформаций в плоскости трещины: в перпендикулярном фронту направлении — за счет введения в выражение для эффективного КИН T_xx-напряжений, в продольном направлении — за счет введения T_zz-напряжений. Выражение для эффективного КИН получено ранее авторами посредством усовершенствования критерия разрушения максимальных тангенциальных напряжений. Принято, что тангенциальные напряжения в зоне предразрушения равны локальной прочности материала. При этом размер зоны предразрушения и локальная прочность материала определены с учетом T_xx- и T_zz-напряжений. Численное моделирование проведено в конечно-элементной среде ANSYS Workbench. Для построения конечно-элементной модели в окрестности фронта трещины использованы вырожденные из SOLID186 15-узловые клиновые сингулярные КЭ, имеющие встроенную функцию вычисления КИН и T_xx-напряжений. Для вычисления T_zz-напряжений и эффективного КИН по фронту трещины на языке программирования APDL разработан специальный макрос. Показано, что применение традиционного однопараметрического подхода, основанного на формуле Пэриса, не позволяет учесть двухосное стеснение деформаций при оценке живучести трубопровода, так как, в отличие от эффективного КИН, обычный КИН для продольной полуэллиптической трещины зависит только от окружных напряжений. Установлено, что для поверхностных трещин одинаковой начальной глубины при увеличении полудлины ресурс трубопровода снижается. При этом ресурс, прогнозируемый с использованием стандартной однопараметричесой формулы Пэриса, приблизительно на 30 % ниже, чем полученный по результатам двухпараметрического анализа.

Исследованы структурная неоднородность и характеристики механических свойств материала рабочих колес гидроагрегатов гидроэлектростанций с эксплуатационной дефектностью. Отмечены конструктивные особенности колес гидроагрегатов, приведена структура металла. Химический состав стали определен методом лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии с помощью портативного лазерного стилоскопа. Механические свойства получены по результатам испытаний образцов на статическое растяжение на разрывной машине. Такие характеристики, как работа удара и ударная вязкость, найдены по результатам испытаний образов с U-образным концентратором на ударный изгиб на маятниковом копре в диапазоне температур от +20 до –30 °C. Проведены также испытания образов на трещиностойкость на испытательной машине. Образцы для всех испытаний были вырезаны из фрагмента лопасти рабочего колеса. Значения твердости металла получены с помочью динамического переносного твердомера методом измерения твердости по Бринеллю на четырех лопастях с ненапорной стороны в зонах кавитационных повреждений. Описаны основные проблемы эксплуатации гидротурбин, связанные с кавитационными повреждениями металла. Лопасти рабочих колес условно разделены на зоны по степени наличия кавитационных повреждений. По результатам замеров твердости по Бринеллю рассчитаны характеристики механических свойств — предел текучести и временное сопротивление. Проведена статистическая обработка полученных значений, построены гистограммы распределений и установлен характерный закон распределения случайной величины, найдены коэффициенты неоднородности и построены графики статистических распределений значений механических свойств.

Широкое применение тяжелых вольфрамовых сплавов (ТВС) в энергетике и машиностроении стимулирует разработку новых методов синтеза, обработки порошков и спекания, включая аддитивные технологии. Вместе с тем механизмы микропластической деформации ТВС и их связь с межфазными границами остаются малоизученными. В работе представлены результаты исследования особенностей микропластической деформации в крупнозернистых ТВС с различным уровнем прочности. Исследовали ТВС с различным начальным размером зерна. Образцы испытывали в исходном состоянии и после отжига в вакууме при 1400 °C — температуре плавления γ-фазы. Микропластические испытания проводили с использованием стандартной методики релаксационных испытаний плоских микрообразцов на сжатие. Анализировали микроструктуру образцов после нагружения (при напряжениях меньше и больше предела текучести). Показано, что деформация чистого вольфрама при напряжениях, близких к пределу текучести, приводит к образованию дислокационных «ступенек» в объеме зерен и появлению зернограничных микротрещин. В крупнозернистом деформационно-упрочненном ТВС образование дислокационных «ступенек» начинается в области микропластической деформации при напряжениях меньше предела текучести. При повышении напряжения увеличиваются размер и число следов выхода дислокаций на поверхность зерен. Деформированный ТВС обладает высоким коэффициентом Холла – Петча вследствие повышенной плотности дислокаций в межфазных границах. Отжиг деформированного ТВС приводит к снижению плотности дефектов деформационного происхождения и росту концентрации атомов в межфазных границах. При деформации мелкозернистого ТВС образование дислокационных «ступенек» не наблюдается, что свидетельствует о существенном вкладе пластичных межфазных границ в процесс деформации. Полученные результаты могут быть использованы при производстве ТВС для применения в атомной и авиакосмической отраслях промышленности.