Здійснено теоретичне дослідження аномальної релаксації у структурно-невпорядкованих матеріалах у приладових системах. Побудовано моделі аномальних релаксацій Коул - Коула, Коул - Девідсона, Гавриляка - Негамі. Для побудови моделі запропоновано визначення локальної дробової похідної та вивчено її властивості. Побудовано фрактальну функцію типу Салема, проведено розрахунки середньої фрактальної розмірності, локальної дробової розмірності, знайдено значення дробових похідних у деяких точках. Одержано аналітичний розв'язок рівняння, що описує аномальну релаксацію, з дробовою похідною. Даний розв'язок збігається з експериментальними законами Коул - Коула, Коул - Девідсона, Гавриляка - Негамі. Використано дробово-диференційальний оператор, за допомогою якого одержано залежність комплексної сприйнятливості законів Коул - Коула, Коул - Девідсона, Гавриляка - Негамі. Показано зв'язок дробової похідної з розмірністю фрактальної множини, що спричинює аномальну релаксацію. Проведено порівняння теоретичних і експериментальних залежностей стосовно діелектричних властивостей. Побудовано модель мікроструктури неупорядкованих середовищ, що виявляють неекспонентну діелектричну релаксацію. Запропонована модель базується на фрактальному підході до структурування середовища та виділення ієрархічних рівнів ближніх порядків - кластерів та їх складових - субкластерів. Показано, що перехід від строго експонентної залежності до аномальної залежності здійснюється за умов переходу від неперервного до фрактального розподілу часу релаксації.

  Скачати повний текст

Розроблено новий напрям польової іонної мікроскопії - низькопольову іонну мікроскопію, який забезпечує формування іонних зображень металів і сплавів за низьких напруженостей поля та дає змогу проводити повну кристалографічну паспортизацію меж зерен і потрійних стиків. У надпровідному сплаві Nb-Ti виявлено наномасштабні градієнти концентрації Nb. Визначено на ангстремному та субангстремному рівнях кристалографічні параметри ряду лінійних і площинних дефектів та існування нанослою omega-фази у вольфрамі. Вперше реалізовано повне атомне розділення купола вуглецевих нанотрубок і виявлено ефект зміцнення вуглецевих нановістрій за їх пластичної деформації за умов екстремальних механічних навантажень. Виявлено наявність лінійних вуглецевих ланцюжків на поверхні вістрійних вуглецевих фібрил, які містять більш, ніж 10 атомів. Описано особливості польової іонної емісії металів і сплавів у присутності парів води та запропоновано нові способи польової обробки мікроінструмента з використанням парів води.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси зародження та розвитку мікро- та макротріщин в об'ємі композита та пружні динамічні поля, які під час цього виникають. Розроблено науково обгрунтовані методологічні основи акустико-емісійного діагностування з урахуванням змін параметрів пружних хвиль, залежно від механізмів їх утвомрення. З цією метою розроблено фізичну модель виникнення та докритичного розвитку тріщин у матриці, когезивному шарі та скловолокні, основні положення якої верифіковано теоретично й експериментально розроблено на підставі застосування трипараметричного критерію.

  Скачати повний текст

Наведено результати дослідження впливу лазерного опромінення на властивості пористого вуглецевого матеріалу (ПВМ), легованого Mn, Cr, Er, Fe з різним ступенем легування. Обгрунтовано термічну модель лазерного впливу, визначено оптимальні параметри лазерного опромінення. Розкрито вплив лазерного опромінення на фрактальну (пористу) структуру ПВМ, зміни стану поверхневих функціональних груп та електронної підсистеми, ініційовані лазерним опроміненням. Висвітлено зміну станів та положень атомів легованих металів, а також поведінку електрохімічної системи лазерно модифікований ПВМ/водний електроліт.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена Дослідженню еволюції структури та властивостей композиційних матеріалів на основі фосфатів кальцію різного походження (біогенний гідроксиапатит, синтетичний гідроксиапатит, суміш синтетичних фосфатів кальцію) та скла, отриманих методом рідкофазного спікання, встановленню взаємозв'язків лструктура, - властивості», а також розробці нових біоматеріалів. Встановлено, що запобігти спіненню рідкої фази при спіканні можна шляхом полегшення транспорту газів на поверхню за рахунок формування міжфазних границь лрідина - тверде тіло». Показано, що застосування попереднього рафінуючого спікання суміші фосфату кальцію та склошихти при 1100 °С при отриманні композиційних біоматеріалів повністю запобігає спіненню скла, об'ємному росту в системі та переходу відкритої пористості в закриту. Показано, що для оптимізації таких суперечливих властивостей біоматеріалів як міцність та швидкість резорбції, крім параметрів пористої структури необхідно включити ще один структурний параметр - фазовий склад фосфатної складової композиту. Для цього з метою збільшення швидкості резорбції матеріалу в якості фосфатної складової було використано чотирьохфазну суміш синтетичних форфатів кальцію, яка, окрім гідроксиапатиту, містить трикальційфосфат, пірофосфат кальцію та тетракальційфосфат, розчинність яких вища, ніж розчинність гідроксиапатиту. Це дозволило вирішити задачу оптимізації створення матеріалу з високою міцністю та швидкістю резорбції. Одержані матеріали пройшли успішні експериментальні випробування з ефективності клонування стовбурових стромальних клітин кісткового мозку в Українському НДІ травматології та ортопедії МОЗ України та1 можуть бути рекомендовані в якості носіїв для стовбурових стромальних клітин кісткового мозку людини для покращення процесів регенерації та заповнення дефектів кісткової тканини у відновній хірургії.

  Скачати повний текст

Вперше проведено систематичні дослідження електрокерованого світлорозсіяння та структури суспензій неорганічних колоїдних наночастинок (НЧ) у нематичному рідкому кристалі (РК), а також трикомпонентних композитів типу РК - НЧ - полімер на їх основі. Визначено стабільність колоїдних НЧ неорганічних матеріалів в РК та електрооптичний відгук таких суспензій. Як один з ефективних шляхів стабілізації таких композитів запропоновано використовувати метод формування в них полімерної сітки. Вивчено особливості фотоіндукованої фазової сепарації в трикомпонентних сумішах типу РК - НЧ - преполімер. Показано, що у разі фазової сепарації в таких композитах за типових для капсульованих РК концентрацій полімеру та невеликої концентрації НЧ наночастинки, в основному, потрапляють у полімер, модифікуючи його властивості. Досліджено механізми світлорозсіяння в композитах РК - НЧ - полімер. Запропоновано модель світлорозсіяння, на базі якої проведено розрахунок світлопропускання шарів капсульованих РК, доповнених наночастинками. Досліджено кутові характеристики світлопропускання композитів у ввімкненому стані. Показано, що шляхом оптимізації показника заломлення матеріалу наночастинок та ступеня їх агрегації можна мінімізувати кутову залежність розсіяння світла в суспензії, а отже - розширити кут огляду системи. Виявлено, що в композитах РК - НЧ - полімер можлива хімічна взаємодія НЧ з іншими компонентами. Обгрунтовано необхідність врахування даних процесів для визначення компонент для композитів РК - НЧ - полімер.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням дослідження структури композиційних матеріалів та їх фізичних властивостей. Вперше на основі фрактальної моделі хаотичного середовища був застосований поетапний (ітераційний) метод визначення теплофізичних і пружних властивостей композиційних матеріалів, який показав узгодженість з експериментальними даними як для перколяційних систем, так і для композиційних матеріалів із кінцевим розходженням значень властивостей фаз, з яких вони складаються. Проведено аналіз впливу структурних параметрів композитів із хаотичною структурою на ефективні фізичні властивості. Досліджено вплив фізичних властивостей міжфазного прошарку на ефективні характеристики композиту. Розроблені методи визначення теплофізичних та пружних властивостей для композиційних матеріалів, які базуються на єдиному підході до рішення цих задач і які дозволяють здійснити прогнозування комплесу фізичних властивостей композитів. Отримані результати можуть бути використані при визначенні теплофізичних та міцнісних характеристик елементів конструкцій, що складаються з композиційних матеріалів. Показано, що загальні методи для обчислення ефективної провідності композиційних матеріалів можуть бути застосовані для прогнозування температурної та механічної тривкості композиту. Отримані результати використовуються для програмного оснащення автоматизованих систем проектування виробів та при виявленні нових чинників, що істотно впливають на ефективні властивості неоднорідних середовищ.

  Скачати повний текст

Захищається 11 наукових робіт, 4 авторських свідотцтва та Державний стандарт України. Розроблено випробувальне обладнання для дослідження механічних властивостей металічних композиційних матеріалів (МКМ) та їх компонентів, в тому числі кільцевих конструктивних елементів, на основі тугоплавких металів в широкому діапазоні температур та швидкостей деформування. Створені методики для восокотемпературних досліджень розтягуванням міцності армуючих волокон за установлених і високих швидкостей деформування, міжшарового зсуву для багатошарових МКМ, кільцевих зразків, а також жорсткості випробувальних машин. Встановлено і узагальнено нові експериментальні дані досліджень властивостей міцності волокон, багатошарових МКМ, нікелевих сіток та композитів з нікелевою матрицею.

  Скачати повний текст

Розроблено методику дослідження механічних характеристик під час розтягу неметалічних волокон з крихких матеріалів та методику визначення фізико-механічних характеристик ортотропних композитів за умов зсуву крученням стрижнів прямокутного перерізу до 3300 К. Створено установку для дослідження механічних характеристик під час розтягу неметалічних волокон за температур 290...1870 К та установку для визначення фізико-механічних характеристик неметалічних композиційних матеріалів під час кручення у діапазоні температур 290...3300 К. Одержано розрахункові співвідношення для великих прогинів у процесі випробувань на згин. Визначено величини характеристик міцності волокнистих композитів за різних видів випробувань. Основні результати дослідження використано у процесі розробки нових неметалічних волокнистих композиційних матеріалів, а також для аналізу міцності конструкцій нової техніки.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано та розв'язано завдання встановлення взаємозв'язку між деформаційними властивостями та ефективними пружними характеристиками металевих в'язаних сіток зі структурою кулірного трикотажу. Базуючись на методах макроскопічної механіки пористих середовищ розроблено модель процесу деформаційної консолідації за методами пресування та прокатки просторово армованих металевими сітками композитів з порошковою матрицею згідно з відомими методами теорії пластичності пористих тіл з врахуванням здатності податливої сітки вносити в'язкий елемент до процесу ущільнення композиту. З метою визначення механізмів дисипації енергії за циклічних навантажень запропоновано розрахунково-експериментальну методику оцінки розсіяння енергії. Розглянуто стабільність структури композитів з металевою матрицею за дії температур під час одержання та експлуатації матеріалів, оптимізовано режими формування композитів за методом гарячого пресування (дифузійного зварювання). Досліджено декілька груп композиційних матеріалів - конструкційних, електродних, ущільнювальних, блискавкозахисних, в яких використання армувальних металевих сіток дає змогу здійснити їх функціональне призначення за умов досягнення просторової внутрішньої структури. З використанням результатів дослідження запроваджено виробництво металевих сітчастих армувальних елементів і композиційних матеріалів з матрицями на основі алюмінієвих сплавів, хлориду міді, цирконію, термічно розширеного графіту та полімерних зв'язуючих в елементах конструкцій авіаційної техніки, водоактивованих джерелах струму, термохімічних катодах і ущільненнях теплових мереж та двигунів внутрішнього згоряння.

  Скачати повний текст

Розвинуто теорію масопереносу за ізотермічних умов (у наближенні Генрі) для систем з істотним скінченним значенням швидкості масобміну на поверхні мікропористої зони та виявлено вплив величини цієї швидкості на межі застосованості межових випадків, які описують певну обмежену стадію масопереносу. На підставі аналізу рівнянь масопереносу уперше встановлено межі застосованості цих межових випадків для нелінійних ізотерм ленгмюрівського типу. Розвинуто теорію тепломасопереносу в широкому інтервалі температур з урахуванням температурних залежностей коефіцієнтів Генрі та дифузії речовини в обох підсистемах, а також зважаючи на тепловий внесок адсорбції та впливу бар'єрного опору (скінченного значення швидкості масообміну на поверхні зони). На базі цієї теорії проаналізовано межові випадки масопереносу в гранулі та виявлено межі їх застосовності. Установлено співвідношення, на підставі яких є можливим виявлення обмежувальної стадії тепломасопереносо-обмінного процесу. Уперше поставлено та частково розв'язано проблему масопереносу (кінетики адсорбції) у локально-нерівноважному наближенні.

  Скачати повний текст

Вивчено генезу й еволюцію пор у конденсатах і характерних композиційних системах під дією зовнішніх чинників. Обгрунтовано концепцію згідно з якою пори є фазово-структурними неоднорідностями твердого тіла на базі принципів термодинаміки фазових станів і діаграмного представлення пористих систем. Встановлено закономірності та механізми процесів пороутворення в аморфних і кристалічних конденсатах і композиційних системах, а також умов набуття ними фрактальних ознак залежно від фізичних умов формування структури, що необхідно для програмування характеристик пористості конструкційних і функційних матеріалів. Досліджено еволюцію пористих структур під дією газонасичення, ізотермічного нагріву, тривалих теплозмін, опромінення та механічного навантаження. Встановлено визначальні чинники, які впливають на процеси пороутворення у космосі та характер залежності від них пористості, що використовуються в аерокосмічній та інших галузях техніки матеріалів з метою прогнозування їх працездатності у разі тривалої експлуатації за натурних умов.

  Скачати повний текст

На основі балансу енергій пружно-пластичних деформацій і руйнування матеріалу біля вершини тріщиноподібного дефекту розроблено енергетичний критерій для оцінки гранично-рівноважного стану тонколистових полімерних композитів з тріщиною. Розроблено розрахунково-експериментальну методику та технічні засоби для визначення характеристик опірності руйнуванню композиційних матеріалів за статичного розтягу з використанням побудованих методом цифрової кореляції спекл-зображень полів переміщень і деформацій матеріалу зони передруйнування. Запропоновано спосіб дослідження та технічні засоби для визначення характеристик тріщиностійкості тонколистових полімерних композитних матеріалів у трансверсальному напрямку.

  Скачати повний текст

Досліджено питання побудови інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) для статистичного діагностування виробів з композиційних матеріалів авіаційного призначення. Запропоновано новий спосіб підвищення вірогідності контролю композиційних матеріалів, який полягає у рандомізації стимулювальної дії на об'єкт контролю та використанні як діагностичних ознак статичних характеристик параметрів інформативних сигналів. Побудовано математичні моделі процесу ударної взаємодії у вигляді лінійних випадкових полів та запропоновано способи їх дослідження. Як діагностичні ознаки запропоновано використовувати статистичні характеристики параметрів імпульсів ударної взаємодії - тривалості першої півхвилі та її амплітуди. Прийняття діагностичного рішення в ІВС грунтується на статистичному методі перевірки гіпотез за критерієм Лємана - Розенблата за умов виявлення та методі - відстані Бхатачарія у разі класифікації дефектів). Проведено оцінку метрологічних характеристик ІВС та розроблено необхідне програмне забезпечення.

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності формування інтеркальованих сполук графіту (ІСГ) акцепторного типу, композитних матеріалів на основі вуглеграфітових матеріалів (ВМ) різного ступеня структурної досконалості, їх кореляції зі структурними характеристиками. З'ясовано закономірності зміни механізмів транспортних властивостей за умов формування графітової структури, інтеркалювання, модифікування поверхні, зміни температури. Уперше виявлено аномальну поведінку електроопору, термо-ерс в області низьких температур для ІСГ на основі структурно недосконалих ВМ з хлоридами металів, і показано, що ці явища спричинені ефектами слабкої локалізації та взаємодії носіїв струму. Уперше експериментально встановлено ефект фазових перетворень типу квазірідина - квазікристал у шарах інтеркалянту в ІСГ на основі структурно недосконалих форм графіту та показано, що температура його прояву залежить від структурних характеристик ВМ, термодинамічних умов синтезу ІСГ. Установлено ефект аномальної зміни електротранспортних, акустичних характеристик ІСГ з хлоридами металів в області фазових перетворень у шарі інтеркалянту. Запропоновано термодинамічну модель існування ІСГ, у рамках якої розраховано температури термодинамічної стабільності для ряду ІСГ. Визначено основні параметри процесу одержання нанокомпозитних метал-графітових матеріалів з заданим комплексом структурних, фізичних властивостей. Вивчено закономірності зміни електрофізичних, теплових характеристик міцності, коефіцієнта термічного розширення компактованого терморозширеного графіту (ТРГ) у разі зміни густини КМ, температури, концентрації та типу металевої компоненти. Запропоновано модель руйнування зразків ТРГ за дії зовнішнього навантаження та збільшення температури.

  Скачати повний текст

Запропоновано фізичну модель старіння композитних волокон. Встановлено, що причиною старіння є напруження, які виникають внаслідок структурної релаксації у покритті. Показано, що у результаті старіння у композитних волокнах спочатку утворюється однорідний граничний шар, який далі набуває неоднорідної періодичної структури. Розроблено акустичний метод для перевірки моделі старіння. Побудовано теорію поширення звукових хвиль у композитних волокнах без граничного шару, з однорідним і з неоднорідним періодичними граничними шарами. Розраховано відповідні форми акустичних інтерферограм. Встановлено узгодженість експериментальних даних із параметрами даної моделі. Одержано експериментальне значення характеристик граничного шару, що виникає у разі старіння композитних волокон.

  Скачати повний текст