Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series / Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук
Not a member yet
551 research outputs found
Sort by
Спекание композиционных материалов инструментального назначения на основе импактных алмазов в условиях высоких давлений и температур
Get PDFThe article presents the results of a study of composite materials based on diamond-lonsdaleite abrasive (DLA) and various binders (Fe–Ti mechanocomposite, silicon carbide SiC). A metal-matrix composite material with a multimodal nano- and microlevel structure, characterized by increased adhesion of diamond grains to the binder, is obtained on the basis of impact diamonds and a Fe–Ti nano-mechanical composite. It is shown that the use of impact diamonds in comparison with synthetic diamonds makes it possible to reduce the pressure of thermobaric treatment by 30–50 % at the same sintering temperatures. The use of Fe–Ti–DLA composites in the process of magnetic-abrasive polishing (MAP) makes it possible to increase the removal rate of material based on silicon by 1.5–2 times and reduce the processing time by 30 % compared to ferroabrasive powder (FAP) based on synthetic diamonds. The effect of adding of silicon carbide on the process of obtaining a superhard composite material impact diamond – SiC is investigated. It is found that adding of SiC helps to reduce the defectiveness of the material and increase the homogeneity of its structure in comparison with the material without adding of a binder. In this case, an increase in the content of SiC and Si also leads to an inversion of the structure type of the superhard composite from polycrystalline to matrix. It is found that the additional use of amorphous soot and boron affects the refinement of the matrix structure of the composite material due to the formation of boron carbide and secondary finely dispersed silicon carbide.Представлены результаты исследования композиционных материалов на основе порошка алмаз-лонсдейлитового абразива (АЛА) и различных связующих (механокомпозит Fe–Ti, карбид кремния SiC). С использованием импактных алмазов и наномеханокомпозита Fe–Ti получен металло-матричный композиционный материал с мультимодальной нано- и микроуровневой структурой, характеризующийся повышенной адгезией алмазных зерен к связке. Показано, что использование импактных алмазов по сравнению с синтетическими алмазами позволяет снизить давление термобарической обработки на 30–50 % при тех же температурах спекания. Применение композитов Fe–Ti–АЛА в процессе магнитно-абразивного полирования (МАП) позволяет повысить в 1,5–2 раза скорость съема материала на основе кремния и на 30 % сократить продолжительность обработки по сравнению с ферро-абразивным порошком (ФАП) на основе синтетических алмазов. Исследовано влияние добавки карбида кремния на процесс получения сверхтвердого композиционного материала импактный алмаз – SiC. Выяснено, что добавка SiC способствуют снижению дефектности материала и повышению однородности его структуры по сравнению с материалом без добавки связующего. При этом увеличение содержания SiC и Si приводит также к инверсии типа структуры сверхтвердого композита с поликристаллической на матричную. Установлено, что дополнительное использование сажи аморфной и бора влияет на измельчение структуры матрицы композиционного материала вследствие формирования карбида бора и вторичного мелкодисперсного карбида кремния
Оптимизация теплового режима изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде
Get PDFIt is proved that the main prospects for improving the insulating means of respiratory protection are related to the chemical method of oxygen reservation. To increase the efficiency of its use, it is necessary to use the resource of the dead layer of the chemosorbent and prevent the sintering of the granules of the oxygen-containing product under the action of exothermic heat. This is achieved by faster pulsed passage of exhaled air through the frontal layers of the chemosorbent and its slow filtration through the rest of the regenerative cartridge. To evaluate the effectiveness of such a technical solution, a mathematical model of air regeneration in an insulating breathing apparatus with an uneven rate of exhalation filtration through a regenerative cartridge is constructed. The dependencies on the time and coordinate of the concentration of CO2 molecules in the air stream and the share of the use of the protective resource of the regenerative cartridge are obtained. Using numerical experiments, the optimal coordinate of the air flow filtration rate jump was determined to prevent sintering of the granules. Depending on the amount of pressure damping on exhalation and inspiration for the RHS respirator, an increase in the protective effect of the device was determined and a decrease in the power of exothermic heat sources in the frontal layers of the oxygen-containing product was calculated. The results obtained confirm the effectiveness of the considered improvements of the design, which make it possible to increase the reliability of insulating breathing apparatus on chemically bound oxygen and to increase the efficiency of using their protective resource.Обосновано, что главные перспективы совершенствования изолирующих средств защиты дыхания связаны с химическим способом резервирования кислорода. Для повышения эффективности его использования необходимо задействовать ресурс мертвого слоя хемосорбента и предотвратить спекание гранул кислородсодержащего продукта под действием экзотермического тепла. Это достигается более быстрым импульсным пропусканием выдыхаемого воздуха через лобовые слои хемосорбента и его медленной фильтрацией через остальную часть регенеративного патрона. Для оценки эффективности такого технического решения построена математическая модель регенерации воздуха в изолирующем дыхательном аппарате с неравномерной скоростью фильтрации выдоха через регенеративный патрон. Получены зависимости от времени и координаты концентрации молекул СО2 в воздушном потоке и доли использования защитного ресурса регенеративного патрона. С помощью численных экспериментов определена оптимальная для предотвращения спекания гранул координата скачка скорости фильтрации воздушного потока. В зависимости от величины демпфирования давления на выдохе и вдохе для респиратора РХС определен прирост защитного действия аппарата и рассчитано снижение мощности источников экзотермического тепла в лобовых слоях кислородсодержащего продукта. Полученные результаты подтверждают эффективность рассматриваемых усовершенствований конструкции, благодаря чему могут быть повышены надежность изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде и эффективность использования их защитного ресурса
Моделирование закономерностей формообразования конических поверхностей
Get PDFThe scheme of processing conical surfaces by grinding them to a flat tool is considered and a technical solution for the implementation of such processing is proposed. Using the created device allows implementing the group method of forming conical parts with a deviation of the generatrix of the cone from straightness of not more than ± 0.00012 mm. A mathematical model of the patterns of removal of stock from a conical part with a flat tool is developed. A formula is obtained for calculating the modulus of the sliding velocity at any point on the processed conical surface, which implements engineering methods for controlling the shaping of conical parts without conducting preliminary labor-intensive experimental studies. An optimization technique for the adjustment parameters of technological equipment was proposed. The most effective axicon processing modes were revealed at the stages of preliminary, medium and fine grinding, as well as at the polishing stage, depending on the technological heredity of the workpiece from the point of view of distribution of the stock to be removed over its surface. It has been established that changes in the eccentricity between the axes of rotation of the tool and the faceplate as well as the amplitudes of the reciprocating rotational movements of the latter practically do not affect both accuracy and processing productivity, therefore, in practice, these parameters can not be optimized, but their average values can be assigned. The operating modes of the basic lever grinding and polishing machine are established, at which the required accuracy of the working surface of the tool is provided, which directly affects the straightness of the generatrix of the cone. Studies of the regularities of the shaping of the side surface of a conical lens in the conditions of free grinding are carried out and the adjustment parameters of technological equipment that affect the quality and productivity of the processing process are determined.Рассмотрена схема обработки конических поверхностей посредством их притирания к плоскому инструменту и предложено техническое решение для реализации такой обработки. Использование созданного авторами устройства позволяет реализовать групповой метод формообразования конических деталей с отклонением образующей конуса от прямолинейности не более 0,00012 мм. Разработана математическая модель, устанавливающая закономерности съема припуска с конической детали плоским инструментом. Получена формула для расчета скорости скольжения в любой точке обрабатываемой конической поверхности, реализующая инженерные методы управления формообразованием конических изделий без проведения предварительных трудоемких экспериментальных исследований. Предложена методика оптимизации наладочных параметров технологического оборудования. Выявлены наиболее эффективные режимы обработки аксиконов на стадиях предварительного, основного и окончательного шлифования, а также на этапе полирования в зависимости от технологической наследственности заготовки с точки зрения распределения подлежащего удалению припуска по ее поверхности. Установлено, что изменения эксцентриситета между осями вращения инструмента и планшайбы, а также амплитуды возвратно-вращательных движений последней практически не влияют как на точность, так и на производительность обработки, поэтому на практике эти параметры можно не оптимизировать, а назначать их средние значения. Определены режимы работы базового рычажного шлифовально-полировального станка, при которых обеспечивается требуемая точность рабочей поверхности инструмента, непосредственно влияющая на прямолинейность образующей конуса. Выполнены исследования закономерностей формообразования боковой поверхности конической линзы в условиях свободного притирания и установлены наладочные параметры технологического оборудования, обуславливающие качество и производительность процесса обработки
Методика параметрического анализа электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами
Get PDFA method for the parametric analysis of electric generators of reciprocating motion with permanent magnets has been developed, which allows revealing the values of the parameters of the magnetic circuit (cross-sectional area) and the working winding (number of turns) at a given value of the efficiency, providing a minimum specific gravity of the generator. The method of parametric analysis of electric generators of reciprocating motion with permanent magnets consists of three stages. The first and second stages are the electromagnetic calculation of the generator: at the first stage, the main geometric dimensions of the magnetic system and the parameters of the working winding of the generator are determined; at the second stage, the verification of the electromagnetic calculation of the generator, calculation of the nominal mode, calculation of the efficiency and assessment of the thermal state of the generator are fulfilled. At the third stage, a parametric analysis of electric generators of reciprocating motion with permanent magnets with specified constraints is carried out, as well as the refinement of the geometric dimensions and configuration of the magnetic system of the generator using a two-dimensional finite element model of the magnetic field. As a result, to ensure better use of the electrical steel of the magnetic circuit of the generator and thereby reduce its mass, the most saturated areas and areas, which are characterized by low values of the magnetic field strength, are determined. Distinctive features of the proposed technique are: the use of a minimum specific gravity of electric generators of reciprocating motion with longitudinal, transverse or combined changes in the magnetic flux passing through the working winding as an objective function; combined approach to electromagnetic calculation; taking into account the influence of the operating temperature on the parameters of the permanent magnet, as well as overheating of individual parts of the generator.Разработана методика параметрического анализа электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами, которая позволяет при заданном значении коэффициента полезного действия выявить значения параметров магнитопровода (площадь поперечного сечения) и рабочей обмотки (количество витков), обеспечивающих минимум удельной массы генератора. Методика параметрического анализа электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами состоит из трех этапов. Первый и второй этапы – это электромагнитный расчет генератора: на первом этапе определяются основные геометрические размеры магнитной системы и параметры рабочей обмотки генератора, на втором – проверка электромагнитного расчета генератора, расчет номинального режима, расчет коэффициента полезного действия и оценка теплового состояния генератора. На третьем этапе осуществляется параметрический анализ электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами с заданными ограничениями, а также уточнение геометрических размеров и конфигурации магнитной системы генератора по двумерной конечно-элементной модели магнитного поля. В результате этого для обеспечения лучшего использования электротехнической стали магнитопровода генератора и уменьшения тем самым его массы определяются наиболее насыщенные участки и участки, которые характеризуются низкими значениями напряженности магнитного поля. Отличительными особенностями предложенной методики являются: использование в качестве целевой функции минимума удельной массы электрических генераторов возвратно-поступательного движения с продольным, поперечным или комбинированным изменением магнитного потока, проходящего через рабочую обмотку; комбинированный подход к электромагнитному расчету; учет влияния рабочей температуры на параметры постоянного магнита, а также перегрев отдельных частей генератора
Влияние влагосодержания керамзита на значения коэффициента отражения электромагнитного излучения конструкций экранов, выполненных на его основе
Get PDFThe regularities of the influence of the moisture content of expanded clay on the values of the reflection coefficient of electromagnetic radiation (EMR) of this material in the frequency range of 1–17 GHz have been established. The relationship between the size of fractions (pore size) of expanded clay and the operating frequency range of the EMR screen samples has been determined. It is shown that a twofold increase in the moisture content of expanded clay with fractions of 1…4 and 10…20 mm provides an extension of the operating frequency range of the EMR shield samples made on the basis of this material, with a decrease in the reflection coefficient of the test samples by 1.7 and 3 times, respectively. It was found that an increase in the moisture content of expanded clay from 19 to 40 % with a decrease in the size of its fractions from 10…20 to 1…4 mm and a pore size from 0.1…0.2 to 0.01…0.06 mm provides a decrease in the values of the reflection coefficient of EMR screen samples at frequencies of 7.7–17.0 GHz, and an increase in the size of expanded clay fractions from 1…4 to 10…20 mm with an increase in the size of its pores from 0.01…0.06 to 0.1…0.2 mm provides a decrease in the values of the reflection coefficient of EMR screen samples at frequencies of 1.0–7.7 GHz. It is shown that the practical use of these regularities makes it possible to form EMR screen samples with reflection coefficients from –2.8 to –22.0 dB in the frequency range 1–17 GHz, which makes it possible to recommend them for use when creating shielded rooms.Установлены закономерности влияния влагосодержания керамзита на значения коэффициента отражения электромагнитного излучения (ЭМИ) данного материала в диапазоне частот 1–17 ГГц. Определена взаимосвязь размера фракций (размера пор) керамзита и рабочего диапазона частот образцов экрана ЭМИ. Показано, что увеличение в 2 раза влагосодержания керамзита с размерами фракций 1…4 и 10…20 мм обеспечивает расширение рабочего диапазона частот образцов экрана ЭМИ, выполненных на основе данного материала, при снижении значений коэффициента отражения исследуемых образцов в 1,7 и 3 раза соответственно. Установлено, что увеличение влагосодержания керамзита от 19 до 40 % при уменьшении его размера фракций с 10…20 по 1…4 мм и размера пор с 0,1…0,2 по 0,01…0,06 мм обеспечивает снижение значений коэффициента отражения образцов экрана ЭМИ на частотах 7,7–17,0 ГГц, увеличение размера фракций керамзита от 1…4 до 10…20 мм при увеличении размера его пор от 0,01…0,06 до 0,1…0,2 мм – на частотах 1,0–7,7 ГГц. Показано, что практическое использование указанных закономерностей позволяет формировать образцы экрана ЭМИ со значениями коэффициентов отражения от –2,8 до –22,0 дБ в диапазоне частот 1–17 ГГц, что позволяет рекомендовать их для использования при создании экранированных помещений
Износостойкость наноструктурированных металлополимерных самосмазывающихся порошковых композитов
Get PDFTribotechnical tests and microstructural studies were carried out. Wear mechanism of nanostructured metalpolymer self-lubricating composite materials has been established. This mechanism involves in the formation of separating polymer layers on the friction surface, which reduces the coefficient of friction and running-in period of parts of friction units. Carbon nanoparticles move along the friction surface, hinder the development of seizure processes during the interaction of microroughnesses of the contacting surfaces of the material and the counterbody during the destruction of the separating polymer layers. It was found that the polymer filler is displaced from the friction zone, carbon nanoparticles are pressed into the open areas of the surface of the copper matrix of the composite when the pressure in the tribocontact is higher than 1.5 MPa. The temperature in the tribocontact increases, the polymer filler degrades, the carbon nanoparticles are removed from the friction zone, the strength properties of the composite decrease, the friction coefficient and the wear rate increase at a sliding speed above 1.5 m/s. The obtained research results can be used in mechanical engineering, transportation industry and power engineering.Проведенные микроструктурные исследования с использованием методов сканирующей электронной микроскопии и триботехнические испытания с применением стандартных методов изучения характеристик трения и изнашивания позволили установить механизм повышения износостойкости наноструктурированных металло- полимерных самосмазывающихся композиционных материалов. Показано, что политетрафторэтилен, содержащийся в порошковой медной матрице, позволяет на поверхности трения сформировать полимерные слои, способствующие снижению коэффициента трения и повышению нагрузочно-скоростных режимов эксплуатации узла трения, а при разрушении данных слоев в процессе трения наноструктуры углерода, распределенные в объеме медной матрицы, препятствуют развитию процессов схватывания, возникающих при взаимодействии микронеровностей на поверхностях материала и контртела. Установлено, что при значениях давления в трибоконтакте выше 1,5 МПа происходит вытеснение полимерного наполнителя из зоны трения и практически полное вдавливание наноструктур углерода в открытые участки поверхности медной матрицы композита, в результате чего частицы наноструктурного углеродного наполнителя не имеют возможности перемещаться по поверхности трения и не препятствуют развитию процессов схватывания поверхностей композиционного материала и контртела. Повышение скорости скольжения выше 1,5 м/с сопровождается ростом температуры в трибоконтакте, что ведет к деструкции полимерного наполнителя и потере им свойств самосмазывания. Также интенсивное тепловыделение в трибоконтакте сопровождается образованием и накоплением структурных дефектов поверхностных слоев композиционного материала с сопутствующим снижением его прочностных свойств, повышением коэффициента трения и интенсификацией процесса изнашивания контактирующих поверхностей. При этом скорости скольжения выше 1,5 м/с способствуют достаточно быстрому выносу наноструктур углерода из зоны трения и, соответственно, ухудшению триботехнических характеристик композиционного материала. Полученные результаты исследований могут быть использованы в машиностроении, на транспорте и в энергетике
Расчет и моделирование параметров поверхностной высокочастотной термообработки труб
Get PDFThis article describes a device developed and manufactured on the basis of the Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, an induction hardening complex, and a range of parts suitable for processing. In addition, the article provides an example of the development of a technology for hardening parts from the moment a drawing of a part is obtained, indicating the required parameters of the hardened layer, until the determination of the technology of hardening, determining the type of inductor used and determining the necessary parameters of hardening, such as: size of the heating zone, size of the cooling zone, speed of mutual movement of the part and inductor, as well as the type and pressure of the quenching fluid. The article also presents examples of simulation results, various processes of heating and cooling parts using the UNIVERSAL 2D program, and offers an example of analysis of the data and possible ways to adjust the heating parameters in order to obtain the desired result, which allows to obtaining hardened layers of parts of the desired size and hardness. The importance of the stage of modeling of heating modes, especially in the case of large workpieces, is noted. Thus, the insufficient cooling rate of such parts can lead to warping, especially at a too high quenching temperature and heating depth. Self-tempering significantly affects the hardness values of the deep layers. Various combinations of heating modes for one type of parts are selected individually, according to the requirement of a customer and the type of generator used. The higher the depth of the heating zone, the higher the effect of self-tempering on the deeper layers is.Представлен индукционный закалочный комплекс, предназначенный для поверхностной закалки определенной номенклатуры деталей, который разработан и функционирует в Физико-техническом институте НАН Беларуси. Приведен пример последовательности разработки технологии закалки, начиная от момента получения данных о закаленном слое конкретной детали до определения технологии закалки, типа используемого индуктора и необходимых параметров закалки, включая величину зоны нагрева и охлаждения, скорость взаимного перемещения детали и индуктора, а также тип и давление закалочной жидкости. Представлены примеры результатов моделирования различных процессов нагрева и охлаждения деталей с использованием программы UNIVERSAL 2D, предложен пример анализа полученных данных и возможные пути корректировки параметров нагрева с целью получения закаленных слоев деталей нужного размера и твердости. Отмечается важность этапа моделирования режимов нагрева, когда объектом обработки служат крупные заготовки. Так, недостаточная скорость охлаждения таких деталей может приводить к короблению, что имеет место при слишком высокой температуре закалки и глубине нагрева. Самоотпуск значительно влияет на значения твердости глубинных слоев детали. Различные комбинации режимов нагрева для одного вида деталей подбираются индивидуально – согласно требованию заказчика и типу используемого генератора. Показано, что с увеличением глубины зоны нагрева растет влияние процесса самоотпуска на формирование глубинных слоев
Внешний теплообмен в псевдоожиженном квазибидисперсном зернистом слое
Get PDFThis paper presents the results of an experimental study of the external heat-exchange with a tube bundle in a bidisperse fluidized bed with marked bimodality of particle size distribution. The dependence of the maximum heat-transfer coefficient on the rate of air filtration was determined. The influence of the mass fraction of large particles on the heat-transfer coefficient in a mixture has been established. An interpolation dependence for calculating the optimal filtration rate of the investigated mixtures has been obtained. It is recommended to use the average surface diameter of the polydisperse particles mixture as the equivalent diameter when calculating the heat-exchange. A method for calculating the maximum heat-transfer coefficient and the optimal filtration rate for a quasi-bidisperse fluidized bed has been developed. The method is based on the use of heat transfer coefficients and optimal filtration rates of individual components of the bidisperse mixture. The equations for calculating the maximum heat-transfer coefficient and the optimal filtration rate in the bidisperse mixture has been obtained.Приведены результаты экспериментального исследования внешнего теплообмена с трубным пучком в псевдоожиженном бидисперсном слое с выраженной бимодальностью распределения частиц по размерам. Установлены зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости фильтрации воздуха, влияние массовой доли крупных частиц в смеси на максимальный коэффициент теплоотдачи. Получена интерполяционная зависимость для расчета оптимальной скорости фильтрации исследуемых смесей. В качестве эквивалентного диаметра при расчете теплоотдачи рекомендовано использовать среднеповерхностный диаметр частиц полидисперсной смеси. Разработана методика расчета максимального коэффициента теплоотдачи и оптимальной скорости фильтрации для квазибидисперсного кипящего слоя. Метод основан на использовании коэффициентов теплоотдачи и оптимальных скоростей фильтрации отдельных составляющих бидисперсной смеси. Получены уравнения для расчета максимального коэффициента теплоотдачи и оптимальной скорости фильтрации в бидисперсной смеси
Зависимости характеристик кремниевых фотоумножителей от температуры
Get PDFThe characteristics dependence on the ambient temperature for three types of silicon photoelectronic multipliers have been studied in this research. The prototypes of Si-photoelectronic multipliers with a p+–p–n+ structure produced by JSC Integral (Republic of Belarus), serially produced silicon photoelectronic multipliers KETEK РМ3325 and ON Semi FC 30035 have been used as objects of research. We present the setup diagram and research technique. Measurements of the photocurrent magnitude versus the illumination intensity, calculations of the critical and threshold intensities, and the dynamic range have been performed. We also present the photocurrent dependences on the illumination intensity at different ambient temperatures. As it was found, these dependences have a linear section, the length of which characterizes the critical intensity value, and the inclination angle of the linear section to the intensity axis characterizes the photodetector sensitivity to optical radiation. It has been determined that the temperature increase leads to an increase in the critical intensity value and to a decrease in the sensitivity value. We present the dependences of the threshold intensity on the overvoltage at different ambient temperatures. The dependence of the threshold intensity on overvoltage is most strongly pronounced when the supply voltage is below the breakdown voltage. It was found that the threshold intensity is increased with the temperature increase and the threshold intensity dependence on the temperature is the same for all investigated photodetectors. It was found that the dynamic range value is decreased with the temperature increase, which is caused by a more significant change in the threshold intensity as compared to the critical one. The results given in this article can be applied when developing and designing the tools and devices for recording optical radiation based on silicon photoelectronic multipliers.Изучены зависимости характеристик от температуры окружающей среды трех типов кремниевых фотоумножителей. В качестве объектов исследования использовались опытные образцы Si-ФЭУ со структурой p+–p–n+ производства ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь), серийно выпускаемые Si-ФЭУ KETEK РМ3325 и ON Semi FC 30035. Приведена схема установки и методика исследования. Выполнены измерения величины фототока от интенсивности засветки, расчеты критической и пороговой интенсивности, динамического диапазона регистрируемого оптического излучения. Представлены зависимости фототока от интенсивности засветки при разных температурах окружающей среды. Установлено, что данные зависимости имеют линейный участок, длина которого характеризует значение критической интенсивности излучения, а угол наклона линейного участка к оси интенсивности – чувствительность Si-ФЭУ к оптическому излучению. Определено, что рост температуры приводит к ро- сту величины критической интенсивности и снижению чувствительности. Представлены зависимости пороговой интенсивности излучения от перенапряжения при разных температурах окружающей среды. Наиболее сильно зависимость пороговой интенсивности от перенапряжения проявляется при напряжении питания ниже напряжения пробоя. Установлено, что пороговая интенсивность излучения повышается с ростом температуры и зависимость пороговой интенсивности от температуры одинакова для всех исследуемых Si-ФЭУ. Определено, что значение динамического диапазона с ростом температуры уменьшается, что вызвано более значительным изменением пороговой интенсивности по сравнению с критической. Результаты исследований могут найти применение при разработке и конструировании приборов и устройств для регистрации оптического излучения на основе Si-ФЭУ
Матрицы на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия для функциональных применений
Get PDFTwo-step electrochemical anodization was used for obtaining matrices based on porous anodic alumina (MPAA). Three series of experimental samples were made: 1 – PAAM with thickness 1.3–2.5 μm and 70 nm diameter, 2 – 70.0 μm thickness and 50–75 nm diameter and 3 – 13.5–60.0 μm thickness and 100–200 nm diameter. The pore filling of MPAA was realized using electrochemical deposition. As a result Ni nanopillars, Ni and multilayered Cu/CoNi nanowires were formed. The scanning electron microscopy, vibrating magnetometry, voltammetry techniques and four-probe method were used for experimental samples investigations. The magnetic characteristics of Ni nanowires showed that nanowires in MPAA have ferromagnetic properties, since the coercitivity riches up to 750 kOe and squareness ratio up to 0.65. The study of the electrochemical behavior of the Ti/Al2O3/Ni nanocomposite material in the potential range from –450 to +450 mV in 0.9 % NaCl aqueous solution demonstrated its high corrosion resistance properties. The correlation of the GMR of multilayered Cu/CoNi nanowires to the topological parameters of MPAA, the number of layers, the MPAA and partial layers thickness, and chemical purity has been determined. Thus, it has been demonstrated the prospects of use of matrices based on porous anodic alumina as a base material for the template synthesis of functional ferromagnetic nanomaterials for various practical applications.Методом электрохимического двухстадийного анодирования изготовлены матрицы на основе пористого анодного оксида алюминия (МПАОА). Диаметр пор после селективного травления барьерного слоя составлял 70; 50–75; 100–200 нм для толщин матриц 1,3–2,5; 70,0; 13,5–60,0 мкм соответственно. Заполнение пор матриц осуществлялось методом электрохимического осаждения Ni и Cu/CoNi. Исследования морфологии, магнитных, электрохимических свойств и удельного сопротивления магнитных структур в матрице проводили методом сканирующей электронной микроскопии, вибрационной магнитометрии, вольтамперометрии (линейная поляризация) и четырехзондовым методом соответственно. Исследование магнитных характеристик Ni-нанопроволок показало, что нанопроволоки в МПАОА обладают ферромагнитными свойствами, коэрцитивная сила достигает более 750 кЭ, а коэффициент прямоугольности – до 0,65. Изучение экспериментальных поляризационных кривых позволило сделать вывод, что МПАОА не только является основой для шаблонного синтеза, но и выполняет защитные функции. Многослойные Cu/CoNi нанопроволоки в матрицах МПАОА характеризуются отрицательным гигантским магнитосопротивлением (ГМС), которое критически зависит от соотношения «длина/толщина» нанопроволок, количества слоев и их толщины, качества границ раздела чередующихся слоев, химической чистоты. Результаты исследований продемонстрировали перспективность применения матриц из пористого анодного оксида алюминия в качестве основы для шаблонного синтеза функциональных ферромагнитных наноматериалов для использования в биомедицине, сенсорике, микро- и наноэлектронике