МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Предложен способ расчета прочностных характеристик многослойных композиционных материалов (КМ) с различными схемами армирования при двухосном нагружении. Монослой из волокнистого КМ подчиняется критерию максимальных напряжений. Основное внимание уделено расчету нижней границы предельной нагрузки на основе статической теоремы метода предельного равновесия. Расчет предельной нагрузки рассмотрен как задача линейного программирования, предложен численный способ ее решения. Для ряда частных случаев методом неравенств получены аналитические решения, в том числе для КМ со сложной схемой армирования при использовании нитяной модели однонаправленного волокнистого КМ. Предложена модель, не учитывающая несущую способность монослоя при чистом сдвиге в плоскости армирования. Приведены примеры, в которых выполнен анализ прочностных характеристик КМ для многослойных стекло- и углепластиков с различными схемами армирования. Построены предельные кривые, удовлетворительно согласующиеся с известными экспериментальными данными.

Исследовано совместное деформирование корпуса и скрепленного с ним заряда твердотопливного ракетного двигателя при воздействии внутреннего давления и изменении температуры. Цилиндрический корпус двигателя рассмотрен как ортотропная безмоментная оболочка. Твердотопливный заряд выполнен из линейно-упругого изотропного материала и представляет собой толстостенную трубу. Определено напряженно-деформированное состояние системы оболочка корпуса — заряд в условиях их совместного деформирования в окружном и осевом направлениях. Представлено аналитическое решение, целью которого является нахождение контактного давления в месте скрепления корпуса и заряда с последующим определением напряжений и деформаций в подобной конструкции. Приведены примеры расчетов. Показано, что изменение жесткостных характеристик оболочки в продольном направлении может привести к заметному изменению характера деформирования этой системы. По этой причине точный учет жесткостных характеристик является необходимым условием получения надежных результатов оценки прочности конструкции как при силовом, так и при температурном воздействии.

Представлена деформационная модель нелинейного поведения изотропного материала, построенная на основе теории собственных напряжений. Предложенная модель приводит к нарушению гипотезы об упругом изменении объема: остаточное изменение объема зависит от степени пластического деформирования и пропорционально первому инварианту тензора напряжений. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных для случаев одноосного растяжения-сжатия, всестороннего сжатия, двухосного напряженного состояния. Рассмотрен случай разгрузки материала после предварительного пластического нагружения. Выведены выражения для остаточных внутренних напряжений. Получено условие текучести для повторного нагружения, поверхность текучести при этом расширяется и одновременно перемещается в пространстве главных напряжений вдоль прямой, равнонаклоненной к осям. Показано, что предложенная модель внутренне непротиворечива и описывает как основные эффекты, возникающие при нагружении материала за пределами упругости, так и некоторые специфические свойства материалов, например анизотропное упрочнение.

Рассмотрен вопрос о несущей способности камеры жидкостного ракетного двигателя. Обычно, когда говорят о несущей способности, определяющей работоспособность какого-то изделия, ориентируются на диаграмму растяжения идеально пластического материала, что исключает возможность вычисления деформации. Такой подход к нахождению предельной нагрузки, характеризующей несущую способность камеры жидкостного ракетного двигателя, не применим, так как камера представляет собой конструкцию, состоящую из двух скрепленных между собой оболочек, оценка совместной работы которых возможна с использованием данных по их деформациям. В статье несущая способность камеры обусловливается запасом прочности по напряжению в точке неустойчивости на диаграмме растяжения с логарифмической шкалой деформаций. Для наружной и внутренней оболочек камеры получена диаграмма растяжения с учетом их температурного состояния. Графически определена точка неустойчивости оболочек, соответствующая наибольшему напряжению и, следовательно, предельному давлению в камере, по которому назначают запас прочности и расчетное напряжение.

Рассмотрен один из возможных алгоритмов учета затененности отдельных участков стержней ферменного рефлектора при определении температурных полей. Предложенный в работе подход позволяет учесть неравномерность тепловых потоков, падающих на отдельные стержни каркаса рефлектора, и достаточно точно описать реальное распределение температур по длине каждого стержня рефлектора антенны для различных положений космического аппарата на орбите Земли.

Рассмотрены бесконтактные и контактные способы измерения тепловых потоков. Выполнен их сравнительный анализ и отмечены преимущества контактных способов, основанных на решении обратных задач теплопроводности. Показано, что корректность результатов теплофизического эксперимента во многом зависит от точности определения теплового потока. Достоинством методов, основанных на решении обратных задач теплопроводности, является возможность создания малогабаритных датчиков, конструктивно оформленных как элементы исследуемой системы. Это позволяет контролировать локальные значения теплового потока непосредственно в условиях натурного нагрева, причем на практике в некоторых случаях достаточно измерить изменение температуры датчика в одной его точке. Приведены результаты исследования погрешности измерения температуры чувствительного элемента датчика, предназначенного для определения теплового потока при интенсивном радиационном воздействии на нагреваемый объект.

Представлены результаты исследования погрешности измерения температуры термопарами, размещаемыми в объекте испытания при различных способах их заделки в материал. Рассмотрены вопросы определения методической погрешности измерения температуры в материалах с низкой теплопроводностью. Проведен анализ погрешностей при размещении термопар с помощью пробок, сделанных из основного материала путем разрезания образца с последующим склеиванием. Дана оценка влияния на погрешность воздушного зазора и клея. Приведенные в данной статье результаты исследования дополняют опубликованные ранее сведения о методической погрешности измерения температуры термопарами, размещаемыми в образованный в объекте испытания и закрываемый специальным клеем паз. Для заделки термопары в паз получены результаты влияния на погрешность измерения температуры анизотропных свойств материала, позволяющие ориентироваться в выборе способа установки термопар и мерах повышения точности измерения температуры в процессе тепловых испытаний конструкции.

Рассмотрена проблема баллистического проектирования трехступенчатой ракеты-носителя. Задача нелинейного программирования сформулирована как определение минимума функции цели при наличии ограничений. В качестве целевой функции выбрана величина, обратная относительной массе полезного груза, выводимого на заданную орбиту. Ограничения заданы в виде параметров конца активного участка траектории ракеты-носителя. При решении задачи на условный экстремум применен метод множителей в сочетании с методами покоординатного спуска и золотого сечения для решения задач безусловной оптимизации в одно- и многомерном случаях. Для численного интегрирования уравнений движения применяется метод Рунге — Кутты 4-го порядка точности. Предложен алгоритм проектировочного расчета, разработана оригинальная программа на языке Паскаль, проведен ряд тестовых расчетов.

Рассмотрена задача о распространении волны Блюштейна – Гуляева вдоль границы пьезоэлектрического полупространства. Получено общее представление для поля волны в терминах одной гармонической функции для двух основных типов однородных граничных условий.

Предложен приближенный способ расчета давления и силы на крышку пускового устройства (ПУ) при подводном выбросе ЛА, основанный на методе граничных элементов (МГЭ).

Приведены результаты анализа погрешностей, вносимых в формирование граничных условий на внешней границе пограничного слоя, полученные использованием широко применяемого на практике приближенного подхода к решению данной проблемы. Предложена модификация этого приближенного подхода, которая позволяет существенно снизить уровень соответствующих погрешностей счета.

Показана максимально упрощенная схема контакта тел с упругими мягкими покрытиями, дающая возможность учитывать больше явлений, протекающих в области контакта. С учетом предложенной формулы для описания нелинейного трения найдено контактное давление. Определены ресурс трибосопряжения и условие отсутствия катастрофического износа.

Предложена модель поведения пористого материала при интенсивном нагружении. Рассмотрено влияние наличия пористых материалов в многослойных оболочках на напряженно-деформированное состояние при действии кратковременного механического импульса.

Исследованы свойства бессдвиговых изотропных геодезических конгруэнций (БСК) в пространствах Эйнштейна. Условия интегрируемости для уравнений БСК в спинорном виде использованы для анализа свойств вектора Соммерса, характеризующего конгруэнцию. Получены явные выражения для вектора Соммерса в алгебраически специальных пространствах.

Разработана модель двухсторонних боевых действий при упреждающем ударе одной из сторон на основе метода динамики средних. Исследовано влияние упреждающего удара на исход боя.

Для модельной задачи методом граничных элементов (МГЭ) выполнен расчет нестационарной поперечной гидродинамической нагрузки на тело, колеблющееся в воде. Полученные результаты существенно отличаются количественно и качественно от результатов, полученных при распространении на случай упругих колебаний тела в жидкости известной в гидродинамике концепции присоединенных масс.

Для быстрой оценки давления, плотности, скорости на участке поверхности гладкого затупленного тела течение газа в ударном слое моделируется при помощи замороженного показателя адиабаты. Учет реальных свойств воздуха в равновесном приближении проводится на ударной волне с использованием существующих таблиц термодинамических функций воздуха по давлению и энтальпии. Результаты расчетов с использованием замороженного показателя адиабаты и расчетов равновесного течения в строгой постановке дают близкие результаты. Рассмотрены также примеры применения метода для осесимметричных течений газа.

Приводится методика численного решения сопряженной задачи об истечении в затопленное пространство струи продуктов сгорания жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), невязком обтекании этой струей затупленного тела вращения, изготовленного из углеродного материала (УМ), о нестационарном нагреве и обгаре этого тела. Данная методика предназначена для определения проектных характеристик гиперзвуковых летательных аппаратов, характеризующихся существенным изменением внешних обводов их высокотемпературных элементов, обусловленых их обгаром.

Исследовано усиление интенсивности конвективного теплообмена и трения в окрестности критической точки сферы за счет эффекта завихренности при разных значениях числа Маха в набегающем потоке, числа Рейнольдса и энтальпийного фактора. Приведены аппроксимационные формулы для расчета степени усиления интенсивности конвективного теплообмена и трения за счет эффекта завихренности, построенные на базе результатов численного решения автомодельных уравнений ламинарного пограничного слоя (ПС).

Численный расчет спектральной интенсивности омбинационного рассеяния света (КРС) в ниобате лития при различных температурах проведен с использованием конкретного вида дисперсионных кривых акустических и оптических ветвей, полученных из экспериментов по рассеянию медленных нейтронов. Показано, что наблюдаемые в ходе эксперимента температурные изменения спектров КРС ниобата лития вблизи точки фазового перехода хорошо поддаются объяснению в рамках применяемой теоретической модели. Одним из наиболее существенных результатов работы является обнаружение особенностей в плотности фононных состояний акустических фононов (акустический резонанс) и разностных фононных состояний — разностное связанное состояние оптических фононов.

Рассмотрена холоэллипсометрия in situ с использованием лазерного интерференционного холоэллипсометра с бинарной модуляцией поляризации и нормальным и брюстеровским отражениями поляризованного света от одноосного двумерного кристалла, размещенного в плече интерферометра Майкельсона, который служит технической основой устройства.

Предложена принципиально новая оптическая система двухдиапазонного интерферометра для бесконтактного контроля формы выпуклых сферических поверхностей диаметром до 600 мм. В качестве объектива, формирующего сферический рабочий волновой фронт, используется крупногабаритная линза, одна из поверхностей которой асферическая. Для расширения диапазона контролируемых поверхностей эта линза поворачивается вокруг вертикальной оси, при этом вносимая линзой волновая аберрация не превышает 0,005 длины волны He-Ne-лазера. Эталонный сферический волновой фронт формируется лучами, отраженными от выпуклой поверхности менисковой линзы, которая совместно куб-призмой образует оптическую систему, полностью исправленную на сферическую аберрацию.

Для 10 схем зеркально-линзовых объективов на основе двухзеркальной системы Кассегрена и двухлинзового компенсатора, линзы которого расположены перед первым зеркалом, между первым и вторым зеркалами и после второго зеркала, предложено предварительную оценку ожидаемого качества изображения объектива проводить сравнением с качеством изображения двухзеркальных апланатических и изопланатических систем с аналогичными оптическими характеристиками. Рассмотрение ограничено сверхсветосильными и узкоугольными объективами с относительными отверстиями до 1:0,8 и угловыми полями в пространстве предметов до 6° и 10°.

Предложен неинтерференционный метод контроля качества выпуклого гиперболического зеркала, входящего в состав радиотелескопа космической обсерватории «Миллиметрон». Метод основан на измерении координат световых пятен, образованных узкими световыми пучками, отраженными от контролируемого зеркала. Для реализации разработанного метода, в отличие от известных методов, не требуется применение дополнительных крупногабаритных оптических деталей.

Исследована проблема проведения стереоскопических измерений в видеоэндоскопии. Проанализированы проблемы, возникающие при синтезе оптической системы сменной насадки. Проведен расчет такой насадки для объектива стандартного видеоэндоскопа, позволяющий обеспечивать наблюдение объекта на фиксированном расстоянии 80 мм. Предложены методы совершенствования оптической системы для увеличения поля зрения и глубины резко изображаемого пространства.

Проектирование и создание оптических систем — это долгий, трудоемкий и всегда творческий процесс. На каждом этапе проектирования и расчета конструктор должен внимательно следить за тем, чтобы оптическая система полностью соответствовала всем предъявляемым к ней требованиям. Наличие погрешностей изготовления и сборки оптических систем ведет к возникновению дополнительных аберраций и ухудшению качества изображения, что может привести к полной неработоспособности прибора. Именно поэтому расчет допусков на изготовление и сборку оптической системы является важной задачей при проектировании любого оптического прибора. Настоящая работа посвящена разработке методики расчета допусков с помощью программы ZEMAX. Применение этой методики на примере расчета допусков объектива тепловизора позволило убедиться в том, что конструкция объектива является технологичной, имеет широкий диапазон допусков и обеспечивает требуемое качество изображения. Описанная методика является универсальной и может быть применена для любых оптических систем с заданными критериями качества изображения.

Линзовый объектив видеоустройства для микрорепродукции относится к актуальному сектору современных фотографических объективов. Принимая во внимание назначение объектива, в нем необходимо обеспечить сложное для реализации сочетание высоких значений относительного отверстия, углового поля и показателей качества изображения при таких конструктивных особенностях схемы, как компактность, телереверсивность, телецентричность (квазителецентричность) хода главных лучей в пространстве изображений. С учетом обсуждаемых технических характеристик определены классификационные признаки для выбора источников информации и групп объективов-аналогов, на основании исследования которых сформулированы концепции структурных схем для данного класса объективов. Выполнен анализ уровня и совокупности технических характеристик, структурных закономерностей и актуальных коррекционных элементов аналогов — проекционных объективов видеопроекторов. Рассмотрен комплекс проблем, связанных с выбором оптических материалов высокой прозрачности для рабочего спектрального диапазона и показаны перспективы их разрешения.

К современным фотографическим объективам относятся монофокальные линзовые объективы — плананастигматы, предназначенные для видеопроекционных и репродукционных устройств. Эти объективы по значениям относительного отверстия относятся к нормальным или светосильным объективам, а по значениям углового поля в пространстве предметов — к широкоугольным объективам или к объективам с нормальным значением углового поля. При изучении патентов США отобраны описания оптических систем указанного функционального назначения, отличающихся сочетанием компактной длины и задним отрезком, который существенно превышает фокусное расстояние. В целях получения рекомендаций для разработки методики структурного синтеза указанного класса фотографических объективов выполнен анализ схем выбранных объективов в параксиальной области и в области аберраций третьего порядка.

Исследована возможность исправления сферической аберрации в линзе при сохранении сферической конфигурации поверхности изменением показателя преломления по поверхности линзы, получаемом при введении в оптическую среду линзы осевой или радиальной неоднородностей показателя преломления.

Представлены формулы расчета хроматической аберрации положения градана интегральным и дифференциальным методами. Показано, что математический аппарат интегрального метода можно использовать при определении хроматизма не только граданов с плоскими торцами, но и градана со сферическими торцевыми поверхностями, являющегося при малой толщине градана RGRIN-линзой. Предложен графический способ оценки влияния кривизны торцевых поверхностей, дисперсий градиента и базового стекла на хроматическую аберрацию положения градиентного элемента.

Рассмотрена специфика габаритного и аберрационного расчета малогабаритного панкратического объектива перископического типа. Исследованы свойства структурной схемы на основе двухгрупповой системы переменного увеличения, выявлены особенности автоматизированной коррекции схем в программах OPAL и ZEMAX, освещены вопросы построения оптимизационных моделей.

Рассмотрен оптико-акустический микроманипулятор со сфокусированным лазерным пучком. Приведены пространственные распределения потенциала усредненной силы радиационного давления микроманипулятора. Показано, что в возбуждаемом акустическом поле газовый пузырек стремится двигаться к центру перетяжки лазерного излучения.

Рассмотрена методика расчета длиннофокусного зеркально-линзового объектива, содержащего два зеркала Манжена и однолинзовый компенсатор в параллельном пучке лучей. Исследованы способы улучшения качества изображения исходной оптической схемы путем оптимизации по программе OPAL.

Предложена схема блока бортовой спектральной радиометрической калибровки гиперспектральной аппаратуры дистанционного зондирования Земли, устанавливаемой на космических аппаратах. Для этой схемы представлена методика расчета радиометрических характеристик.

На конкретном примере рассмотрена методика юстировки нового перспективного зеркально-линзового объектива с эксцентрично расположенным полем изображения. Предложено использовать интерференционные методы контроля.

Рассмотрена возможность применения пьезоактюатора в виде компенсатора сдвига изображения при фотографировании с быстродвижущихся объектов. Приведены примеры классических методов компенсации сдвига изображения. Для летательного аппарата с заданными характеристиками представлен расчет компенсатора на пьезоэлектрическом эффекте. Проанализированы некоторые модели пьезоактюаторов, которые можно применять для создания компенсатора сдвига изображения. Полученные результаты исследований подтвердили возможность использования данного компенсатора для создания цифровых аэрофотоаппаратов с большим полем зрения.

Рассмотрена история создания и особенности подготовки инженеров-оптиков на факультете «Оптико-электронное приборостроение».

Для активного развития космической аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) требуется создать компактные оптические системы с повышенными характеристиками качества изображения. Одним из основных условий, определяющих облик современных приборов ДЗЗ, является их размещение на малом космическом аппарате, что накладывает жесткие массогабаритные ограничения при проектировании, в том числе и объективов. Выбор и обоснование оптической схемы объектива, а также его габаритно-аберрационный расчет являются важными этапами проектирования аппаратуры. В статье рассмотрена методика такого расчета для трехзеркальных оптических систем с зеркалами Манжена и эксцентрично расположенным полем изображения. В этом поле проводится определение конструктивных параметров, продольных и поперечных габаритов системы исходя из условий не только исправления хроматических и монохроматических аберраций и получения требуемого качества изображения, но и соблюдения некоторых заранее заданных соотношений между параметрами, характеризующими габариты системы. На начальном этапе проектирования, задаваясь воздушными промежутками объектива или соотношениями между ними, оптическими силами элементов, необходимо решить задачу исправления хроматической аберрации положения и вторичного спектра, а затем, на втором этапе, исправить четыре монохроматические аберрации. Для коррекции хроматических аберраций следует решить систему уравнений, в которой первая хроматическая сумма и сумма вторичного спектра приравниваются к некоторым наперед заданным значениям. Для исправления четырех монохроматических аберраций, сферической, комы и астигматизма решают систему уравнений, в которой первые четыре суммы Зейделя приравниваются к нулю или некоторым близким к нулю значениям. При последовательном решении данных систем уравнений определяют параметры P, W и C каждого компонента схемы, а через них – конструктивные параметры для дальнейшей оптимизации в оптических САПР. Применение разработанной методики в практике создания оптических систем позволяет расширить количество анализируемых схем, повысить качество изображения окончательного варианта и ускорить процесс проектирования аппаратуры ДЗЗ.

Статья посвящена двум подходам к распознаванию лиц, реализованным в программном комплексе визуальной идентификации. Описаны соответствующие алгоритмы, приведены блок-схемы и фрагменты их программной реализации, проанализированы результаты применимости на основе проведенных исследований.

Статья посвящена вопросам переносимости кода в приложениях на языке С/С++. Рассмотрены основные проблемные вопросы, связанные с переносимостью кода на другую платформу, а также некоторые наиболее широко используемые способы и пути повышения переносимости, в том числе, путем использования кроссплатформенного программного обеспечения. Особое внимание уделено использованию в приложениях кроссплатформенного графического интерфейса. Рассмотрена возможность создания графического интерфейса с помощью кроссплатформенной библиотеки GTK+ в среде свободного программирования QT creator.

В статье рассмотрены алгоритмы коллаборативной фильтрации, используемые в рекомендательных системах. Проведен сравнительный анализ данных алгоритмов с точки зрения критериев точности полученных результатов и быстродействия. Даны рекомендации по их использованию в конкретных случаях.

В настоящей статье проведен детальный анализ применения дискретного вейвлетного преобразования к растровым изображениям. Разработан алгоритм сжатия изображений с использованием вейвлетного преобразования. Рассмотрены особенности применения вейвлетного преобразования к изображениям. Представлены результаты работы алгоритма. Исследованы временные характеристики работы алгоритма.

В статье рассматриваются варианты оптимизации пространственной компоновки схем усиления и обработки сигналов кремниевого преобразователя давления с целью уменьшения занимаемого объема с последующей трассировкой проводников и адаптацией линий связи, а также с целью повышения надежности всего модуля. Предложены различные модификации пространственных компоновок схем обработки сигналов датчиков давления, выполненных в виде микропроцессорных систем, состоящих из печатных модулей, систем на базе специализированных микроконтроллеров с размещением на керамической подложке и систем, реализованных с применением технологий трехмерной интеграции. Также рассматриваются способы решения задачи размещения элементов на ограниченной площади с оптимизацией по критериям минимальной суммарной длины соединений и минимального теплового перегрева. Выполняется анализ существующих алгоритмов размещения, методов расчета теплового режимов приборов, модификаций генетических алгоритмов. Рассматривается вариант компоновки блока управления датчиком давления на основе генетического алгоритма. Также приводится пример модели теплового распределения. Моделирование теплового режима проводится на основе последовательного использования тепловых и математических моделей, соответствующих различным уровням иерархии электронной аппаратуры.

Приведена оценка демпфирующих свойств магнитореологических (МР) эластомеров в условиях воздействия на них магнитного поля. Представлены анализ системы полуактивной виброизоляции и возможность регулировки вязко-упругих свойств демпфера. Исследована эффективность поглощения энергии колебаний МР-эластомерами с использованием полученных зависимостей механического гистерезиса. Представлены результаты экспериментальных исследований активного МР-демпфера на основе МР-эластомера. Показана возможность регулировки коэффициента передачи и жесткости в полуактивном режиме работы МР-демпфера. Получена зависимость индукции от напряженности магнитного поля в рабочем зазоре МР-демпфера. Показано использование ПИД регулирования, которое позволяет увеличить точность позиционирования и плавность перемещения, уменьшить время переходного процесса.

Изложены методы расчета температурных полей в нанокомпозиционных материалах, под которыми понимаются наносистемы с соответствующей реологической средой. Предложены новые математические модели, описывающие реальные физические процессы. Приведены расчетные формулы по управлению температурным полем для наноматериалов. На границах расчетного объема сформулированы различные граничные условия: первого, второго или третьего типов. Изучены наноматериалы с внедренными в них нанотрубками, которые позиционируются как дополнительные источники (стоки) тепла. В качестве основы выбраны разностные методы. Различие подходов проявляется на этапе построения дискретной задачи — алгебраической системы уравнений. При расчете непрерывной области использована сходящаяся численная консервативная схема, аппроксимирующая заданные уравнения. В качестве примера приведены конструктивное исполнение углеродной нанотрубки, для отвода тепла с поверхности нагреваемого элемента, где вода играет роль хладагента. Исследована двухфазная наноструктурированная среда, температурные поля в которой могут проходить границу фазового перехода. Освещены проблемы управления и оптимизации тепловых процессов в нанокомпозиционных средах. Приведены примеры решения различных двумерных задач теплопередачи с программами для ЭВМ.

Для радиотехнических устройств на основе наноразмерных многослойных полупроводниковых гетероструктур актуальна проблема обеспечения надежности вследствие чувствительности параметров гетероструктуры к процессам деградации ввиду малости толщин слоев. В данной работе проведены исследования термической деградации AlAs/GaAs наногетероструктуры и партии резонанснотуннельных диодов с использованием методов ИК-спектральной эллипсометрии и ускоренного старения полупроводниковых устройств. В результате определены активационные параметры диффузии (энергия активации и предэкспоненциальный множитель) Al и Si в резонансно-туннельной структуре и приконтактных областях и зависимость контактного сопротивления AuGeNi омических контактов от времени и температуры. Полученные в настоящей работе числовые характеристики основных деградационных процессов могут быть использованы для прогнозирования надежности резонансно-туннельных диодов и нелинейных преобразователей радиосигналов на их основе.

В статье дана экспериментальная оценка возможности снижения газопроницаемости композиционного материала на базе модифицирования матрицы углеродными нанотрубками, что важно для эффективной работы баллонов высокого давления. Описана методика проведения испытаний газопроницаемости композита и технологии изготовления испытуемых образцов. Дана методика обработки результатов экспериментов. Показано, что модифицирование матрицы углеродными нанотрубками снижает газопроницаемость композита более чем на 30%.

Статья посвящена анализу приборов нанотехнологий и тех физических явлений, которые лежат в их основе. Подробно рассмотрены сканирующий туннельный, атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопы, указаны возможности этих приборов в развитии технологий атомного уровня — атомного дизайна, спинтроники и т. д. В основе действия приборов нанотехнологии лежат квантовые явления, что предъявляет более высокие, чем прежде, требования к уровню подготовки инженерного персонала и, соответственно, к уровню овладения студентами технических университетов современной, в первую очередь, квантовой, физикой. Подчеркивается важность фундаментальной подготовки студентов технических вузов для успешного развития нанотехнологий в нашей стране.

Новым методом исследования поверхности твердых тел является конфокальная микроскопия, которая позволяет резко увеличить точность измерений неровности поверхности в вертикальном направлении, при этом разрешение в горизонтальном направлении остается на уровне традиционных оптических микроскопов. Такое соотношение в разрешении в двух взаимно перпендикулярных направлениях позволяет получать новую, достаточно уникальную информацию, которая недоступна даже при использовании сканирующей электронной микроскопии с высоким разрешением. В статье представлены микрофотографии краев металлизации на подложках арсенида галлия и кремния. Показано, что вблизи края метод конфокальной микроскопии позволяет выявить изменения рельефа, связанные с упругими деформациями и металлической пленки, и подложки. Более того, используемый метод позволяет определить кристаллографическую ориентацию подложки.

Рассмотрены методы получения и структуризации графеновых пленок. Дано описание интегральной методики исследования графена, синтезированного путем однократного напуска ацетилена методом CVD, определяющим топологию, количество слоев, внедрение химических примесей, дефектов структуры и поверхностных напряжений в графене. Приведены результаты исследований тестовых структур графена методом «полуконтактной» атомноиловой микроскопии в сочетании с методом конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния света.