Для определения антигена (Аг) плесневого гриба Aspergillus niger разработаны амперометрические биосенсоры на основе печатного графитового электрода, модифицированного многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ), восстановленным оксидом графена (ВОГ) и наночастицами золота (НЧ Au). В качестве биочувствительного компонента использовали фермент тирозиназу. Установлено, что Аг Aspergillus niger является активатором тирозиназы в диапазоне содержаний 1 · 10–8 – 1 · 10–5 мкг/мг, нижняя граница определяемых содержаний cн = 7 · 10–9 мкг/мг. Модификация поверхности электрода углеродными наноматериалами и нанокомпозитом МУНТ/НЧ Au позволила улучшить ряд аналитических характеристик: расширить диапазон определения Аг Aspergillus niger до 5 · 10–10 – 1 · 10–3 мкг/мг в случае ВОГ, 1 · 10–10 – 1 · 10–3 мкг/мг в случае МУНТ и МУНТ/НЧ Au, снизить cн до 1 · 10–10 мкг/мг (модификатор ВОГ), 7 · 10–11 мкг/мг (МУНТ) и 5 · 10–11 мкг/мг (МУНТ/НЧ Au). Изучены кинетические параметры реакции ферментативного превращения фенола в присутствии Аг Aspergillus niger: независимо от наличия или отсутствия модификатора наблюдали двухпараметрическую согласованную активацию фермент-субстратной системы тирозиназа – фенол. Разработанные биосенсоры были апробированы для количественной оценки содержания Аг Aspergillus niger в образце репчатого лука и в образце бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ). Правильность полученных результатов подтверждена альтернативными методами — микробиологическим (образец лука) и с использованием амперометрического иммуноферментного сенсора (образец БАЛ).

Для разработанной неподвижной фазы AWE-241 с N-алкилзамещенным 2,4-динитроанилиновым селектором впервые продемонстрирована возможность работы в бимодальном режиме ВЭЖХ, основанном на сочетании дисперсионных взаимодействий и гидрофобного эффекта (обращенно-фазовый режим) и стэкинговых параллельно-смещенных π-взаимодействий (квазинормально-фазовый режим). Гидрофобная природа ароматического селектора, замещенного двумя нитрогруппами, позволяет работать в обращенно-фазовом режиме, а его электронодефицитный характер обеспечивает дополнительное удерживание за счет стэкинговых параллельно-смещенных π-взаимодействий, диполь-дипольных взаимодействий и взаимодействий посредством водородных связей. Подобное сочетание типов химических взаимодействий позволяет селективно определять вещества, содержащие ароматическую группу, в том числе полярные, при работе в обращенно-фазовом режиме ВЭЖХ, а также одновременно определять полярные и гидрофобные соединения с ароматической группой без необходимости градиентного элюирования. Данное преимущество AWE-241 продемонстрировано в сравнении с коммерчески доступными аналогами для работы в обращенно-фазовом режиме жидкостной хроматографии (октилсилильная и октадецилсилильная фазы), а также наиболее популярными фазами, содержащими ароматические группы (фенилгексильной, пентафторфенильной и пиренэтильной), на примере совместного определения парацетамола и ибупрофена — действующих веществ двухкомпонентного лекарственного препарата «Ибуклин». Оценены метрологические характеристики разработанной методики определения парацетамола и ибупрофена с использованием неподвижной фазы AWE-241: диапазон определяемых содержаний — от 0,02 до 0,5 мг/мл, пределы обнаружения составили 0,3 и 0,7 мкг/мл для парацетамола и ибупрофена соответственно. Правильность определения подтверждена методом добавок.

Предложены методики определения элементов во взвешенных частицах разного размера, присутствующих в атмосферном воздухе, методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). Рекомендованы каскадные импакторы с сульфат-целлюлозными фильтрами со средним размером пор 15, 10, 5, 2,5 и 1 мкм для отбора частиц аэрозоля (PM) размером >1 мкм и кварцевые перфильтры в комплекте с нитрат-целлюлозными фильтрами со средним диаметром пор 0,2 мкм и опорной пластиной из бумаги с крупным зерном 500 г/м2 для отбора частиц размером <1 мкм. Установлены требования к отбору проб воздуха при контроле за максимальными разовыми концентрациями: значения расхода воздуха υд = 1,2 дм3/мин, υф = 1,0 дм3/мин, продолжительность отбора проб tmin = 20 мин для PM >1 мкм и υд = 2,0 дм3/мин, υф = 1,8 дм3/мин, tmin = 11 мин для PM <1 мкм. Доказана эффективность методик при контроле среднесуточных концентраций. Разработанные способы анализа применены для определения элементного состава фракционной пыли атмосферного воздуха в зоне металлургического предприятия по производству стальных труб. По результатам проведенных исследований и метрологической экспертизы материалов по разработке методик измерений проведена их аттестация, методики внесены в единый реестр аттестованных методик на территории РФ (МУК 4.1.4060-24 (ФР.1.31.2023.45935); МУК 4.1.4159-25 (ФР.1.31.2024.500365)). Показан новый подход к многопараметрическому анализу атмосферного воздуха. Многопараметрический анализ может быть применен для определения нормативов загрязнения воздушной среды.

Синтетические оксидные пирохлоры характеризуются широким спектром уникальных свойств. Особый интерес с точки зрения взаимного влияния допантов друг на друга и на функциональные свойства соединения представляют мультиэлементные пирохлоры, допированные несколькими переходными элементами. В работе представлены результаты исследования электрических и оптических свойств оксидного пирохлора на основе ниобата висмута, допированного катионами кобальта, хрома и марганца в эквимолярных количествах. Методом XPS исследовали зарядовое состояние катионов в составе оксидного пирохлора Bi₁,₇₃Mn_1/3Cr_1/3Co_1/3Nb₂O₉ + δ, синтезированного методом твердофазной реакции. Параметры XPS-спектров для мультиэлементного пирохлора сравнивали с параметрами оксидов переходных элементов. Показано, что для пирохлора наблюдается характерный сдвиг Bi4f- и Nb3d-спектров в область меньших энергий на 0,20 и 0,65 эВ соответственно. Катионы кобальта и марганца находятся в смешанном зарядовом состоянии, преимущественно имеют эффективный заряд +2 и +3. Cr2p-спектр представляет суперпозицию спектров от ионов хрома в зарядовом состоянии +3, +4 и +6. Установлено также, что микроструктура керамики малопористая, образована сплавленными между собой зернами размером 2 мкм. Ширина запрещенной зоны для прямого разрешенного перехода составляет 1,85 эВ. При 24 °C диэлектрическая проницаемость беспримесного образца и образца с примесями в диапазоне 104 – 106 Гц слабо зависит от частоты и составляет 70 и 80, тангенс диэлектрических потерь для обоих образцов при 1 МГц — 0,002, энергия активации высокотемпературной проводимости — 0,78 и 0,71 эВ соответственно. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики применения материала в качестве, например, фотокатализатора в видимой области излучения.

При использовании технологии порошковой металлургии возникает задача сохранения в компактном материале в результате спекания (консолидации порошков) исходных микроструктуры и размера зерен. Особенно это актуально для порошков тяжелых сплавов на основе вольфрама и карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, гафния, тантала и др.). Данную задачу решают за счет применения подходов, использующих высокоинтенсивное кратковременное высокотемпературное воздействие одновременно с механическим давлением на порошковую заготовку. Цель работы — исследование процесса высоковольтной консолидации порошковых материалов (ВКП) с применением разработанного измерительного комплекса. Процесс ВКП заключается в одновременном воздействии на порошок короткого мощного импульса тока, сформированного высоковольтным генератором импульсов тока, и внешнего механического давления, создаваемого пневмопрессом. Измерительный комплекс включал системы регистрации высоковольтного импульса тока и интенсивности теплового излучения консолидированного материала методом импульсной фотометрии с помощью фотодиодных датчиков, а также систему согласования и управления. При испытаниях регистрировали параметры высоковольтного импульсного тока и интенсивность теплового излучения консолидируемых материалов при высоковольтном электроимпульсном воздействии. Определены оптимальные значения параметров ВКП для сплавов ВК20, ВНЖ-90, ВНМ 3-2, проанализированы структура и физико-механические свойства консолидированных образцов. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методики высоковольтной консолидации тугоплавких порошковых материалов.

Целью исследований явилась разработка метода оценки влияния высокотемпературных коррозионных повреждений на сопротивление термической усталости образцов из жаропрочных сплавов на никелевой основе, применяемых для изготовления рабочих и направляющих лопаток и дисков газотурбинных установок. Для предварительного нанесения коррозионных повреждений образцы подвергали воздействию коррозионной среды при высоких температурах. Микроструктуру металла образцов перед испытаниями на термическую усталость (после накопления коррозионных повреждений и подготовки одной полированной поверхности) изучали методом цифровой металлографии. Испытания на термическую усталость проводили в вакууме на плоских корсетных образцах. Образцы фиксировали в осевом направлении и нагревали путем пропускания электрического тока. Заданную программу циклического нагрева/охлаждения поддерживали в течение всего испытания автоматически. Рассматривали программы испытаний с изменением температуры в пределах цикла в диапазонах 100 ↔ 850, 100 ↔ 900, 100 ↔ 1000 °C без выдержек и 100 ↔ 800, 100 ↔ 900, 100 ↔ 1000, 100 ↔ 1100, 500 ↔ 1000 и 500 ↔ 1050 °C с выдержками от 2 до 15 мин при максимальной температуре. Испытания образцов из двух жаропрочных сплавов с коррозионными повреждениями разной интенсивности показали существенное влияние времени выдержки при максимальной температуре цикла и толщины коррозионного слоя на сопротивление термической усталости материалов. Разработан метод оценки влияния коррозионных повреждений на сопротивление термической усталости с использованием четырехчленного деформационного критерия термоусталостного разрушения путем учета линейной зависимости параметров критерия от толщины коррозионного слоя. Зависимость толщины коррозионного слоя от температуры и времени выдержки в коррозионно-активной среде определяли на основе экспоненциальной и степенной зависимостей соответственно. Предложенный метод оценки термоусталостной долговечности прошел первичную апробацию для жаропрочных сплавов ХН56КВМТЮБ и ВЖМ4-ВИ с различными степенями коррозионных повреждений.

Цель работы — исследование процессов образования дефектов и распределения энергии при ударном взаимодействии композитного материала с хрупким телом. В качестве хрупкого индентора использовали шарики льда, имитирующие частицы града. В Новосибирском государственном техническом университете разработана и создана специализированная лабораторная установка для проведения баллистических испытаний. Данная экспериментальная установка оснащена газовой пушкой, способной разгонять хрупкие инденторы до скорости 200 м/с, что позволяет точно воспроизводить условия ударного взаимодействия. Сферические образцы диаметром 35 мм создавали с помощью силиконовых форм, обеспечивающих высокую точность геометрии ударников. Исследуемые материалы — композитные панели из углеродно-эпоксидной системы Toray T800-24K/UD — выбирали исходя из их широкого применения в различных областях промышленности. Натурные испытания, включавшие воздействие частиц града диаметром 35 мм на панели, показали, что повреждения начинают формироваться при скорости удара индентора от 130 м/с. Эксперименты, включающие детальный визуальный осмотр поверхности панелей, а также ультразвуковое исследование внутренних структур, позволили выявить и классифицировать возникшие повреждения. Результаты ультразвукового контроля показали, что в большинстве случаев разрушение начиналось с центра удара и распространялось на прилегающие области. Полученные данные представлены в виде подробных таблиц и графиков, иллюстрирующих взаимосвязь между кинетической энергией удара и степенью повреждений композитного материала. Результаты работы содержат важную информацию для дальнейшего анализа и улучшения характеристик композитных структур, используемых в реальных условиях эксплуатации.

Твердость металлических материалов при высоких ее значениях обычно определяют методами Роквелла (HRC) или Виккерса (HV). Цель работы — исследование взаимосвязи значений твердости, полученных по Роквеллу и Виккерсу. Из анализа методики определения выведена общая формула для связи HRC и HV: HV = (A/(B – HRC))². Показано, что при A = 4400 МПа^1/2 и B = 110 формула хорошо описывает область высоких значений твердости. Из сравнения таблиц стандартов ASTM A370-20 и ASTM E140-12b выявлено, что для описания взаимосвязи HRC и HV следует использовать A = 4700 МПа^1/2 и B = 117. При этом в обоих случаях соответствующие формулы «тяготеют» к границам полосы разброса имеющихся данных. Условно середине полосы разброса соответствуют A = 4500 МПа^1/2 и B = 113. Различие между этими тремя соотношениями увеличивается с ростом твердости и на уровне 70 HRC достигает четырех единиц. Это означает, что для отдельных групп материалов численные значения коэффициентов A и B необходимо уточнять. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании методики определения твердости металлических материалов и сравнении значений твердости, полученных разными методами.