Сборник тезисов 9-ой Международной научной конференции «современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БИОМАТЕРИАЛОВ СОРБУЛАКА, ОБЛУЧЕННЫХ
жүктеу/скачать 11,53 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: СЕГОДНЯ И ЗАВТРА К.А. Исмайлов, З.Т.Кенжаев, Г.Р.Абдиреймова
- ИЗУЧЕНИЕ ДОЗОВОЙ ЗАВИСИМОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ РЯДА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ А.И. Купчишин 1,2 , Б.Г. Таипова 1
- КАСКАДНО-ВЕРОЯТНОСТНАЯ (КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ) МОДЕЛЬ РАЗРУШЕ- НИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ А.И. Купчишин 1,2 , Б.Г.Таипова
- ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ И ЭЛЕК- ТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ДЕФОРМАЦИЮ НЕКОТОРЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПО- ЛИМЕРОВ А. И. Купчишин
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ БИОМАТЕРИАЛОВ СОРБУЛАКА, ОБЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОНАМИ О.В. Есырев 1 , А.И. Купчишин 1,2 , М.К. Наурызбаев 2 , Н.Н. Ходарина 1 1 Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 2 Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан Проведены экспериментальные исследования по влиянию загрязнений и электронного облу- чения на структуру ряда биоматериалов очистных систем озера-накопителя Сорбулак. В ка- честве биоматериала использовались стебли незагрязненного, загрязненного (веществами сточных вод) и облученного электронами камыша и осоки. Была организована экспедиция для сбора биоматериала. Незагрязненные материалы брались близ чистых водоемов, а за- грязненные возле берега верхней плотины озера Сорбулак. Облучение велось на воздухе на линейном электронном ускорителе ЭЛУ-6. Энергия электронов составляла 2 МэВ, ток пучка – 0,5 мкА х см -2 , температура обрабатываемых материалов – 23 К, относительная влажность – 55 %. Управление облучением биоматериалов велось с пульта ускорителя высокоэнергети- ческих электронов. Изучение структуры проводилось на автоматизированном цифровом оп- тическом микроскопе (АЦМ)LeicaDM6000 M. Этот микроскоп представляет собой прецизи- онную хорошо выполненную систему для исследовательских целей с высокоразрешающими цифровыми камерами и программным обеспечением для анализа и сохранения изображений. Прибор уникален и имеет следующие возможности и параметры: 1. Автоматизированный режим формирования и управления падающего света (отражение) для экспериментальных методов светлого и темного поля. 2. Автоматизированный текущий режим проходящего све- та (на просвет). 3. Автоматизированные приборы-регуляторы освещенности, изменения 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 224 апертуры и диафрагмы осветителя. 4. Моторизованный привод z фокуса и моторизованный предметный столик, отвечающий в эксперименте за x, y и z перемещения. 5. Х/У панель- моторизованный шаговый двигатель, съемный предметный столик с соответствующими внешними размерами: 234 mmx157 mm, 6. При этом диапазон перемещений составляет: 76 mmx50 mm, минимальный шаг – 0.3 μm. 7. Z панель соответствует съемной панели: диапа- зон перемещений – 25 mm, минимальный шаг: 0.015μm, максимальная скорость – 5 mm/s, минимальная скорость – 1 mm/s, максимальная нагрузка – 4 kg. 8. Моторизованная, кодиро- ванная револьверная головка обладает 6-ю объективами увеличением в 5х, 10х, 20х, 50х, 100х, 150х раз соответственно. 9. Уникальная функция памяти служит для одновременного переключения объектива и контрастного метода. Используется подбор разного цвета изо- бражения (для обнаружения мелких или тонких элементов образца по контрасту). Получены микрофотографии стеблей незагрязненного камыша и осоки. На фоне равномерной формы поверхности в структуре стебля камыша наблюдаются большое количество микропор есте- ственного происхождения размерами порядка 50 – 70 мкм, в то время как в осоке такие поры отсутствуют. В то же время имеются различные включения размерами от 30 до 150 мкм, свя- занные с наличием различных микроэлементов в почве. В загрязненных материалах структу- ра, как камыша, так и осоки существенно изменяется, поры становятся больше. Наибольшие изменения наблюдаются в осоке, что связано с накоплением в ней тяжелых металлов. Ка- мыш сильнее всего адсорбирует железо, в то время как осока – железо, марганец и стронций. Причем наблюдается увеличение концентрации марганца в загрязненной осоке по сравне- нию с чистым материалом более чем в 50 раз. Установлено, что загрязнения существенно влияют на структуру стеблей как камыша, так и осоки. Причем, в осоке происходит сущест- венное накопление тяжелых металлов, которые группируются в большие скоплении. Облу- чение высокоэнергетическими электронами приводит в ряде случаев к растрескиванию ма- териалов и к образованию больших пор в биоматериалах. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 225 СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: СЕГОДНЯ И ЗАВТРА К.А. Исмайлов, З.Т.Кенжаев, Г.Р.Абдиреймова Каракалпакский государственный университет, Узбекистан ismailov_k@list.ru Энергетическая отрасль имеет огромные значение для экономического развития любой стра- ны. Для того, чтобы решить долгосрочные энергетические проблемы человечества, необхо- димо активно развивать солнечную энергетику. В развитых странах уделяют большое вни- мание разработке систем на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе энергии Солнца. Как правило, в создании таких систем вкладываются значительные средства из государственного бюджета, действуют многочисленные налоговые льготы. Широкому внедрению солнечной энергетики препятствует ее дороговизна. Это представление въелось в общественное сознание, что использование энергии Солнца относят к далекому будущему, не отрицая при этом перспективности использования солнечной энергии для локальных нужд. Для ее оценки необходимо принимать во внимание существующие тенденции измене- ния цен энергии получаемой от Солнца и традиционных источников [1-5]. Сегодня в виду уменьшения энергетических полезных ископаемых, а именно уменьшения запасов нефта, уголья и природного газа возникает серьезные проблемы. Для решения этой задачи в по- следние 20-30 лет рост солнечной энергетики должен возрости до 25%. К 2050 году снабже- ние солнечной энергии может достичь 20-25%, к концу века солнечные энергетика может составить 60% общей энергопотребления. Уже на сегодня стоимость энергии, получаемой с помощью преобразования солнечной энергии термодинамическим методом, приблизилась к стоимости энергии тепловых станций. На мировом рынке производство кремния растет в последнее время примерно 30% ежегодно, но этого недостаточно для обеспечения потребно- стей производителей фотоэлектрических и полупроводниковых приборов. Дефицит кремния приводит к росту цен на него. Так, за период со второй половины 2004 года по конец 2005 года контрактная цена поликремния увеличились на 80 % и достигла 60 долл./ кг, а в 2006 году выросла на 80 долл./кг. Контракты на поставку полукремния уже распроданы на весь год, а цена на полукремний на рынке наличного товара уже в начале 2006 года достигла 140 долл./кг. При этом «солнечная» индустрия потребила почти 35 % всего проданного в 2006 году полукремния, что создает угрозу для роста полупроводниковой промышленности.В 2013 году республике Узбекистан вышел указ президента «О мерах по дальнейшему разви- тию альтернативных источников энергии» . Согласно этому указу созданные в Узбекистане условия и объективные предпосылки для практического применения солнечной энергии служат основой для использования этого региона как площадки для экспериментального внедрения передовых технологий в этой сфере не только в нашей республике, но во всей Средней Азии. Следует также отметить, что в республике разработаны технологии произ- водства фотомодулей, а также разработан и изготовлен ряд фотоэлектрических установок в диапазоне мощностей от 0,1 до 1,0 кВт. К сожалению, следует отметить что в республике нет сырья для организации производства такого масштаба. Поэтому в указе также отмечено, что между ГАК «Узбекэнерго» и компанией «Suntech Power Co» (КНР) достигнуты догово- ренности о создании в свободной индустриально-экономической зоне «Навои» совместного предприятия по выпуску фотоэлектрических панелей мощностью 100 МВт на основе самых современных технологий с финансированием разработки проектных документов в равных долях. Согласно авторам работы [6-8] другим достаточно перспективным направлением снижения стоимости солнечных элементов при использовании в наземных условиях является применение отходов полупроводникового кремния заводов электронной промышленности в качестве исходного материала. Этот путь создает предпосылки к использованию отбрако- 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 226 ванных при производстве полупроводниковых пластин монокристаллического кремния для выпуска более дешевых солнечных элементов. Количество таких пластин хотя ограничено, тем не менее, для применения в мелкосерийном опытном производстве вполне достаточно. На имеющемся в республике промышленном оборудовании возможно производство солнеч- ных элементов на основе пластин монокристаллического кремния, отбракованных в элек- тронной промышленности с к.п.д до 12 %. Подсчитано, что при выпуске солнечных элемен- тов мощностью до 500 кВт в год, производство фотомодулей в республике считается рента- бельным. В заключении хотим отметить, что нужно разработать комплексную программу прове- дения научно-исследовательских, опытно–конструкторских работ по использованию солнеч- ной энергиикоторый могли бы принимать участвовать все ведущие ученые работающие в этом направлении нашей республики. Литература 1. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики: Пер с англ./ Под ред. Т.Коутса, Дж. Микина. – Москва.: Мир, 1988. 2. Ольховский Г.Г. Глобальные проблемы энергетики // Электрические станции. – Москва: 2005. № 1. с.4 – 10. 3. Гуламова М.А., Потаенко К.Д ., Турсунов М.Н., и др. Солнечные элементы из от- ходов монокремния серийного производства. // Гелиотехника, 1990, № 4. 4. Афанасьев В.П., Теруков Е.И., Шерченков А.А. Тонкопленочные солнечные эле- менты на основе кремния. 2-е изд. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. 5. Кашкаров А.П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструк- ции -М.осква: ДМК Пресс, 2011. 6. Клычев Ш.И., Мухаммадиев М.М., Авезов Р.Р., Потаенко К.Д.Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. –Ташкент.: Изд-во ″Fan va texnologiya″, 2010. 7. Исмайлов Қ.А., Кенжаев З. Қорақалпоғистон Республикасида Куёш энергетикасини ривожлантириш: муаммо ва ечимлари (РИАК-6). - Ташкент. -2013. 8. Аллаев К.Р. Состояние и перспективы развития энергетики мира и Узбекистана. //Проблемы энерго - и ресурсосбережения. – Ташкент, 2006. № 3. с.26 – 44. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 227 ИЗУЧЕНИЕ ДОЗОВОЙ ЗАВИСИМОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ РЯДА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ А.И. Купчишин 1,2 , Б.Г. Таипова 1 1 Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 2 Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан Радиационное воздействие мощных пучков заряженных частиц приводит к существенному изменению структуры полимера. Происходит пространственное превращение вещества, из- меняется молекулярный вес макромолекулы, а также идет накопление одних и исчезновение других типов химических связей и т.д. Все эти факторы существенно сказываются на пере- стройке надмолекулярной структуры и в итоге – на разнообразии свойств полимерного мате- риала, приводящих к улучшению или ухудшению его конкретных технических характери- стик. Исследование процессов механических деформаций в полимерных материалах при об- лучении высокоэнергетическими электронами представляет особый интерес. Материалом для исследования была выбрана полиэтилентерефталатная промышленная пленка производства США (типа Maylar) шириной 5 мм, рабочей длиной 50 мм, толщиной 100 мкм. Облучение образцов производилось на воздухе на ускорителе электронов типа ЭЛУ-6 при 20 о С с энергией 4 МэВ, плотностью тока 0,5 мкА/с, длительностью 5 мкс при частоте их повторения 200 Гц. Поглощенные дозы (D) составляли – 0, 10, 10 2 , 2*10 3 , 10 4 , 3*10 4 и 3*10 5 кГр. Испытания проводились в виде одноосного растяжения с помощью специального реверсора при постоянной нагрузке и комнатной температуре, относительной влажности воздуха (45 ± 5) %. Разрывная машина была компьютеризирована и снабжена соответствующим программным обеспечением в виде стандартного Windows-приложения. Исследования показали, что в интервале температур 293 – 473 К с ростом дозы элек- тронного облучения до 10 4 Гр относительное удлинение сначала медленно уменьшается, а затем резко падает до 0 (10 4 – 10 6 Гр), связанное с усиливающимися процессами деструкции. Аналогичная зависимость наблюдается и для напряжения σ(D). Значения ε изменяются на 50 %, а σ ~ в 2 раза в интервале температур 293 – 473 К. При очень больших дозах остаются фрагменты установочных слабосвязанных элементов, которые снижают механическую прочность полимера усугубляемую еще и температурой. Существенное различие σ наблюда- ется в интервале доз 10 4 – 10 6 Гр, наибольшее из которых при температуре Т = 293 К. С рос- том Т величина σ уменьшается. Так как Майлар обладает сложным гетерогенным строением межфибриллярных аморфных областей, разделяющих смежные микрофибриллы, наряду с внутрифибриллярными аморфными прослойками, то деструкция происходит, в основном, по главной цепи, поскольку в ней возникают высокие напряжения. Предложены простейшая и обобщенная каскадно-вероятностные физические модели по зависимости деформации и напряжения от дозы электронного облучения, удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными. Кривые зависимости ε(D) и σ(D) для Май- лара описываются экспоненциальными функциями. Причем с ростом температуры напряжение убывает, а деформация растет. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 228 КАСКАДНО-ВЕРОЯТНОСТНАЯ (КАТАСТРОФИЧЕСКАЯ) МОДЕЛЬ РАЗРУШЕ- НИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ А.И. Купчишин 1,2 , Б.Г.Таипова 2 1 Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 2 Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан В общем случае при длительной эксплуатации и больших механических и тепловых нагрузках в твердых телах происходят довольно сложные процессы. В полимерах наблюдается удлинение, соизмеримое с длиной образца и даже превышает его[1]. С точки зрения физического подхода, наиболее корректным является установление за- висимости не σ от ε, а ε от σ, поскольку функцией процесса является деформация, а аргумен- том – напряжение. Изучение зависимости σ от ε является некорректным с точки зрения фи- зического смысла. На основе рассмотрения уравнения баланса в рамках каскадно-вероятностного метода при одноосном нагружении материалов для описания физико-механических свойств нами предложеныразличные модели катастрофического разрушения материала: , 1 exp 0 (1) где ε – деформация, – напряжение, 0 – обобщенный модуль прочности. При 0 это соотношение переходит в классический закон Гука. Закон Гука описывает лишь линейную (упругую) часть кривой зависимости σ от ε, но зачастую не описывает весь ход зависимости σ = σ (ε). Аналогичным образом, получена зависимость ε от для экспоненциально- квадратичной, параболической и других моделей: , 1 exp 2 1 2 E (2) . 2 2 2 E (3) Расчетыпоказали, что зависимости εот для необлученных композитных материалов, произведенные по различным формулам для разных концентраций второго компонента, лучше всего экспериментальные данные описывают экспоненциальная и параболическая мо- дели. Литература 1 Купчишин А.И., Таипова Б.Г., Купчишин А.А., Кожамкулов Б.А.Физико- механические свойства композитов на основе полиимидов и поликарбонатов // Механика композитных материалов. – 2015. –Т. 51, № 1. – С. 159 – 164. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 229 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ И ЭЛЕК- ТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ДЕФОРМАЦИЮ НЕКОТОРЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПО- ЛИМЕРОВ А. И. Купчишин 1,2 , М.Н. Ниязов 1 , К.Б. Тлебаев 1 1 Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 2 Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан Широкое применение полимерных материалов в различных отраслях объясняется наличием у них комплекса свойств, которыми не обладают многие виды традиционных материалов. Одной из важнейших характеристик является сохранение высокой механической прочности при внешних воздействиях.После того как полимерные материалынашли широкое применение, одной из задач стала модификация материалов и улучшение механических свойств. Использование материалов в жестких промышленных условиях, когда одновре- менно изменяется как механическая нагрузка, так и температура, предопределяет наличие у них необходимого комплекса термомеханических характеристик.Среди всех материалов политетрафторэтилен (ПТФЭ, фторопласт, тефлон) обладает хорошими свойствами. Он имеет высокую точку плавления, а плотно упакованные линейные цепи, придают ему жест- кость при повышенных температурах [1 – 3].В данной работе проведены эксперименталь- ные исследования по влиянию температуры, статической нагрузки и электронного облуче- ния на деформацию необлученного и облученного политетрафторэтилена.Для проведения экспериментов по комплексному воздействию температуры, нагрузки и облучения нами была разработана и изготовлена соответствующая экспериментальная установка. В качестве исследуемого материала был выбран промышленный политетрафторэтилен толщиной 100 мкм в виде пленки. Образцы нарезались с помощью специального устройства. Длина испы- тываемого материала составляла 7 см, а ширина 0,5 см. Производилось одноосное растяже- ние при статической нагрузке. Облучение образцов проводились на линейном ускорителе электронов ЭЛУ-6 с энергией 2 МэВ в воздушной среде. Доза составляла 5 кГр. Предвари- тельно с помощью специальных грузов определялась предельная нагрузка (наступает раз- рыв материала). Затем рассчитывалось напряжение, составляющее определенную часть от предельной нагрузки. После чего происходила фиксация деформации при комнатной тем- пературе. При проведении эксперимента напряжение не менялось. После закрепления обра- зец помещался в камеру и включался термоэлектронный нагреватель. Далее определялись все необходимые параметры. В результате проведения экспериментов обнаружено, что в интервале температур 23 – 30 0 С изменяется незначительно. Далее при t = 30 – 55 0 С про- исходит существенное удлинение исследуемых образцов. При t > 55 0 С рост деформации замедляется. Наибольшая составляет 500% при t = 85 0 С и = 13 МПа. Облучение об- разцов тефлона привело к потере пластичности, существенному уменьшению деформации (по сравнению с необлученным материалом) на 240 %, что связано с деструкцией всех це- пей полимера. Экспериментальная зависимость от как для необлученного, так и для об- лученного материала удовлетворительно описывается в рамках каскадно-вероятностной модели. 1. Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Фторопласты. Л.: Химия, 1978. 228. 2. Под ред. Л. Уолла. Фторполимеры/ пер. с англ. под ред. И.Л. Кнунянца, В.А. По- номаренко. – М.: Мир, 1975. – 448с. 3. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Твердое тело и полимеры. При- кладные аспекты. – М.: Наука, 1987. – 448с. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 230 жүктеу/скачать 11,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|