Центр коллективного пользования научным оборудованием
Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина

Публикации со ссылками на использование оборудования ЦКП ТГУ имени Г.Р. Державина

Публикации 2023 год

1. Golovin D.Y., Samodurov A.A., Tyurin A.I. et al. New Measurement Method of Thermal Conductivity of Fluids. Russ Phys J 65, 1755–1757. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02826-2.

Abstract: The paper proposes the new express method for the measurement of thermal conductivity of fluids, gels, and pastes using a measuring rod, one end of which is a hemispherical tip immersed in a fluid, and another is heated by an electric heater. The measurement rod records the temperature difference at its certain section to obtain the heat flow between the probe and the fluid at infinity. Experimental results are compared to those obtained by the conventional flat-plate method and reference data on several fluids.

2. Zhuzhukin K.V., Evlakov P.M., Grodetskaya T.A., Gusev A.A., Zakharova O.V., Shuklinov A.V., Tomina E.V. Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes on the Growth and Expression of Stress Resistance Genes in Birch. 2023. 14, 163. https://doi.org/10.3390/f14010163.

Abstract: Recent studies have shown that nanomaterials, including carbon nanotubes, are associated with a wide range of effects on living organisms, from stimulation to toxic effects. Plants are an important object of such research, which is associated with the potential use of carbon nanomaterials in agriculture and environmental protection. At the same time, the specific mechanisms of formation of plant resistance to the effects of carbon nanotubes remain not fully understood, especially in woody plants. Therefore, we studied the effect of aqueous colloids of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an outer diameter of 10–30 nm and a length of about 2 μm at a concentration of 1, 10, 50, and 100 mg/L on morphometric parameters and the level of expression of stress resistance genes in Betula pubescens Ehrh. and B. pendula Roth. plants in greenhouse conditions. The results showed an increase in the length and diameter of the shoot in the studied plants. The dry biomass of the leaf increased by 30%, the stem by 42%, and the root by 49% when using MWCNTs at a concentration of 10 mg/L. The expression of the stress resistance genes DREB2 and PR-10 significantly increased under the influence of 1 mg/L MWCNTs on plants of both species. At the same time, the use of 100 mg/L nanoparticles led to a decrease in the studied parameters in Betula pendula, which may be associated with the negative effect of MWCNTs in high concentrations. The revealed positive effects of low concentrations of MWCNTs on morphometric parameters and stimulation of stress resistance genes by nanotubes open up prospects for their use in woody plant biotechnology.

3. Rodaev V.V., Razlivalova S.S., Tyurin A.I.; Vasyukov, V.M. Electrospun Zr-Doped CaO Sorbent for CO₂ Nanomaterials. 2023. 13, 747. https://doi.org/10.3390/nano13040747

Abstract: A Zr-doped CaO sorbent for high-temperature CO2 capture was fabricated using electrospinning. The nanofiber sorbent with an average filament diameter of about 160 nm is characterized by an initial CO2 uptake capacity of 12.1 mmol/g, a specific surface area of 79 m2/g, an indentation Young’s modulus of 520 MPa, and a hardness of 1.6 MPa. After 50 carbonation/decarbonation cycles, the sorbent has a decent CO2 uptake capacity of 9.7 mmol/g due to the uniform distribution of CaZrO3 in the CaO nanofibers to prevent CaO grain growth caused by CaCO3 sintering. It is revealed that the sorbent CO2 uptake capacity decreases both with an increase in the decarbonation temperature and with an increase in the CO2 concentration in the gas flow upon carbonation, where the sorbent CO2 uptake capacity is more sensitive to the decarbonation temperature than to the CO2 concentration in the gaseous stream during carbonation. It is assumed that the electrospun regenerable Zr-doped CaO sorbent is effective for removing CO2 from flue gases.

4. Vigdorovich V.I., Tanygina E.D., Tanygin A.Yu., Uryadnikov A.A., Tsygankova L.E. Portugaliae Protective Compositions Based on Modified Colza Oil Refining Products against Carbon Steel Atmospheric Corrosion. Electrochimica Acta. 2023. 41, 6, 467-477. doi: 10.4152/pea.2023410605.

Abstract: IE(%) of CORP (with AN of 7.8 and 3.5., and modified with Zn powder, MGr or MCNT) used as coatings against CS atmospheric corrosion has been investigated. The studies were carried out by gravimetry and PSP methods. CORP composition was: phosphatides, hydrated oil and SF. IE(%) effect of CO coatings with the investigated compositions on CS corrosion kinetic parameters was estimated in a 0.5 M NaCl solution. Zn powder (50 wt.%) addition to CORP increased their IE(%) up to 80-86%. In this case, the coatings IE(%), at an anodic E of -0.2 V, reached 93-99%. The addition of MGr or MCNT to CORP modified by Zn powder had mostly a negative effect on IE(%).

5. Abramov A.E., Uryadnikov A.A., Semenyuk T.V. and Tsygankova L.E. Synthesis and study of the protective properties of the product of the reaction of glyoxal, ammonia, and acetaldehyde against hydrogen sulfide corrosion of carbon steel in model stratum waters. Int. J. Corros. Scale Inhib. 2023. 12, 1, 145–159. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-1-8.

Abstract: The G. Debus–B.L. Radzishevsky reaction with participation of glyoxal, ammonia, and acetaldehyde made it possible to obtain a product exhibiting inhibitory activity. The composition of the product was analyzed by IR spectroscopy and chromato-mass spectrometry. The inhibitory activity is due to the presence of nitrogen-containing substances, including imidazole and its derivatives. The corrosion inhibitory effect was studied against carbon steel corrosion in NACE and M1 model stratum waters saturated with H2S. The study was carried out by the gravimetry, potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy methods. According to gravimetry, the protective effect (Z) of the product at a concentration of 200 mg/L is about 60% in the NACE medium and 70% in M1 medium containing 400 mg/L H2S at an experiment duration of 24 hours. Polarization measurements show higher Z values equal to 83% and 98%, respectively. The deceleration of corrosion is due to the inhibition of both partial electrode reactions in the NACE medium and the anodic reaction in the M1 solution due to the adsorption of the product components on the metal in accordance with the Langmuir isotherm. The calculated value of the free energy of adsorption equal to 28.5 kJ/mol indicates the physical adsorption of inhibitory components with a certain amount of chemisorption.

6. Golovin Yu.I., Gusev A.A., Golovin D.Yu., Matveev S.M., Tyrin A.I., Samodurov A.A., Korenkov V.V., Vasyukova I.A., Yunaсk M.A., Multiscale wood micromechanics and size effects study via nanoindentation. Journal of Bioresources and Bioproducts. 2023. 8, 3, 246-264. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2023.04.002.

Abstract: Wood as a material is a natural composite with a complex hierarchically arranged structure. All scale levels of wood structure contribute to its macroscopic mechanical properties. The nature of such characteristics and deformation modes differs radically at different scale levels. Wood macroscopic properties are well studied, and the relevant information can be easily found in the literature. However, the knowledge of the deformation mechanisms at the mesoscopic level corresponding to the cellular structure of early and late wood layers of annual growth rings is insufficient. It hinders building the comprehensive multiscale model of how wood mechanical properties are formed. This paper described the results of scanning of mechanical properties of softwood and hardwood samples, such as common pine, small-leaf lime, and pedunculate oak, by means of nanoindentation (NI). The NI technique allows varying the size of deformed region within a wide range by altering maximal load (Pmax) applied to the indenter so that one can repeatedly and non-destructively test wood structural components at different scale levels on the same sample without changing the technique or equipment. It was discovered that the effective microhardness (Heff) and Young's modulus (Eeff) decreased manifold with Pmax growing from 0.2 to 2 000 mN. This drop in Heff was observed when the locally deformed region grew, and resulting from Pmax increase generally follows the rule similar to the Hall-Petch relation for yield stress, strength, and hardness initially established for metals and alloys, though obviously in those cases the underlying internal mechanisms are quite different. The nature and micromechanisms of such size effect (SE) in wood revealed using NI were discussed in this study. At Pmax < 0.2 mN, the deformed area under the pyramidal Berckovich indenter was much smaller than the cell wall width. Hence, in this case, NI measured the internal mechanical properties of the cell wall material as long as free boundaries impact could be neglected. At Pmax > 200 mN, the indentation encompassed several cells. The measured mechanical properties were significantly affected by bending deformation and buckling collapse of cell walls, reducing Heff and Eeff substantially. At Pmax ≈ 1–100 mN, an indenter interacted with different elements of the cell structure and capillary network, resulting in intermediate values of Heff and Eeff. Abrupt changes in Heff and Eeff at annual growth ring boundaries allow accurate measuring of rings width, while smoother and less pronounced changes within the rings allow identification of earlywood and latewood layers as well as any finer changes during vegetation season. The values of ring width measured using NI and standard optical method coincide with 2%−3% accuracy. The approaches and results presented in this study could improve the understanding of nature and mechanisms lying behind the micromechanical properties of wood, help to optimize the technologies of wood farming, subsequent reinforcement, and utilization, as well as to develop new highly informative techniques in dendrochronology and dendroclimatology.

7. Orlov V.I., Borisenko E.B., Golovin Yu.I., Tyurin A.I., Kolesnikov N.N., Bozhko S.I. Micro- and nanohardness of GaTe single crystals. Materials Science and Engineering: B. 2023. 290, 116301. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2023.116301.

Abstract: Gallium chalcogenide crystals draw attention of scientists due to their outstanding optical and optoelectric properties. The AIIIBVI crystals have a tendency to lamination due to van der Waals bonds, thus providing a possibility of making some nanometer thick plates parallel to a cleavage plane, and it broadens the scope of applications of these materials. In this regard, studying of mechanical properties is very important. However, substantial anisotropy of elastic and plastic properties restrains such investigations. Especially demanding is studying of mechanical properties of surface layers and correlation between them and mechanical properties of bulk crystals. In this work, the nanohardness HNI = 2.2 ± 0.2 GPa, and microhardness HV = 350 ± 35 MPa of GaTe crystals were measured on {201} cleavage plane. The elastic modulus of nanoindentation obtained from the deformation curve is ENI = 25 ± 0.5 GPa. Serrated deformation and its microstructural mechanism during nanoindentation are discussed. The fracture zone is studied.

8. Golovin Yu.I., Samodurov A.A., Golovin D.Yu., Tyurin A.I., Divin A.G., Zakharov Yu.A. Measurement of the Thermal Diffusivity of Optical Materials and Products by a New Thermographic Express Method That Does Not Require Cutting Samples Out of the Bulk. Measurement Techniques. 2023. 66 (1), 36-44. doi: 10.1007/s11018-023-02187-9.

Abstract: Thermal diffusivity a and thermal conductivity λ are important parameters for many structural and functional material applications. These parameters determine the intensity of heat transfer, the quality of thermal insulation, the rate of heating/cooling, the efficiency of power equipment, as well as the possibility of reaching a stationary mode. In laser technologies, a and λ define the radiation resistance of the optical components of a system. In laser technologies involving material removal, these parameters determine the speed and quality of machining. At present, the majority of methods for measuring a and λ in solid materials require cutting out samples of a certain geometry, which makes such methods unsuitable for testing finished products. In this paper, we propose an express method for determining a and λ in translucent materials, which does not require cutting samples out of an object under inspection. This method implies registration and analysis of a nonstationary temperature field on the surface of a test object using a high-speed thermal imaging camera. An unsteady heating spot is created by a focused laser beam. The laser is operated in the mode of intermittent switching and continuous irradiation under constant intensity during the entire period of measurements. The heat propagated from this spot to the periphery forms a nonstationary temperature field, which contains information about a and λ. The a value is derived from the primary data using original algorithms and software. The dynamic temperature field is recorded by a thermal camera, a noncontact and high-speed device capable of processing a large amount of information (each of the many hundreds of thousands of pixels of a professional thermal imager matrix is a temperature sensor in a small surface area). The specifics of measuring thermal diffusivity a and thermal conductivity λ in translucent materials of laser beam optics is noted. Thus, the low radiation absorption coefficient and the possible curvature of the surface (for example, in lenses) require special measures. Due to the large amount of information contained in the dynamic patterns of thermal field and the possibility of averaging over a large data array, the RMS of the thermal diffusivity measurement does not exceed 2%.

9. Pakhomov M.A., Dmitrievskiy A.A., Stolyarov V.V. Mechanical properties of nanocomposition ceramics with graphene. AIP Conf. Proc. 16 March 2023. 2697 (1): 040004. https://doi.org/10.1063/5.0117559.

Abstract: This paper presents the results of mechanical tests by nanoindentation method of nanocomposite Al2O3 ceramics with 0.5 wt.% graphene obtained by plasma spark sintering. The following mechanical properties were studied depending on indentation depth: micro- and nanohardness, Young's modulus. Special attention was paid to fracture toughness. It is shown that the addition of carbon in the form of graphene can improve some of the properties of nanocomposite ceramics.

10. Dmitrievskiy AA., Zhigacheva D.G., Grigoriev G.V. Ca-ATZ/Ca-ATZ+SiO2 functionally graded ceramic. Advances in Applied Ceramics. 2023 122, 1, 31-35. doi: 1080/17436753.2023.2192079.

Abstract: The paper studies the structural features, phase composition and complex mechanical properties of two-layer composite ceramics based on alumina-toughened zirconia with silica added (Ca-ATZ/Ca-ATZ+SiO2). The ceramics under study were manufactured using a cost-effective technology involving grinding and mixing powders, layering of powder mixtures (different compositions), uniaxial pressing and two-stage sintering. It was found that at the interface of the compositions, there is an abrupt increase in fracture toughness (by 33%) and a decrease in hardness and Young’s modulus (by 8% and 7%, respectively). The possibility of manufacturing composite ceramics Ca-ATZ+SiO2 (with a thin surface layer, not containing SiO2) with a high ratio of hardness (not lower than 14 GPa) and fracture toughness (not lower than 12 MPa m1/2) was shown. Given the increased resistance to low-temperature degradation of the developed ceramics, this will increase the service life of products operated under high mechanical loads in a humid atmosphere.

11. Овчинников П.Н., Ефремова Н.Ю., Жигачева Д.Г., Васюков В.М., Родаев В.В., Дмитриевский А.А. ПЛАСТИФИКАЦИЯ ЦИРКОНИЕВОЙ КЕРАМИКИ, УПРОЧНЕННОЙ ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ, ПРИ ДОБАВЛЕНИИ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2023. 1, 106. doi: 18698/1812-3368-2023-1-117-128.

Abstract: Цель работы — исследование особенностей деформации при комнатной температуре методом одноосного сжатия циркониевой керамики (стабилизированной оксидом кальция), упрочненной оксидом алюминия, с различным содержанием диоксида кремния (CaO-ATZ + SiO2). Обнаружено, что введение добавки SiO2 к CaO-ATZ-керамике обеспечивает проявление признаков пластичности при комнатной температуре, а именно, возникновение стадии текучести на диаграммах нагружения. Наиболее ярко пластификация проявляется при содержании диоксида кремния 4 мол. %. При этом пластическая деформация (рассчитанная как разность деформаций, соответствующих пределу прочности и условному пределу текучести) достигает значения 0,79 %. Кроме того, введение добавки SiO2 (концентрацией 2 мол. %) вызывает повышение предела прочности при сжатии до значения 2,66 ГПа и предельной деформации до значения 1,79 %. Показано, что превышение порогового значения концентрации SiO2 (более 4,5 мол. %) вызывает резкое охрупчивание CaO-ATZ+SiO2-керамики. Обнаруженная пластичность керамики при комнатной температуре объясняется повышением трансформируемости тетрагональной фазы диоксида циркония, что способствует усилению роли трасформационного механизма упрочнения. Достигнутый при комнатной температуре запас пластичности композиционной керамики на основе диоксида циркония обеспечивает перспективу расширения области ее практических приложений.

12. Ковалев С.В., Луа П., Ковалева О.А., Федотов, Н.А. Исследования структуры активного слоя нанофильтрационной мембраны АМН-П методом ИК-Фурье спектроскопии. Сорбционные и хроматографические процессы. 2023. 23, 1, 28-40. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/10991.

Abstract: Анализ данных по ИК-спектроскопии поверхности нанофильтрационной мембраны АМН-П показывает, что расположение полос поглощения и их интенсивность в области «отпечатков пальцев», «функциональных групп» характеризует материал полимера как – ацетатцеллюлоза (материал на основе эфира целлюлозы). Обнаружено, что уширение полосы поглощения в диапазоне волновых чисел от ν=3100 до 3720 см-1 на ИК-спектре поверхности нанофильтрационной мембраны АМН-П для воздушно-сухого отработанного образца и смещение пика полосы поглощения при снижении интенсивности на 50% в область большего волнового числа ν=3475 см-1 (по сравнению с исходным образцом ν=3356 см-1) может свидетельствовать о наличии влаги в образце и растяжения межмолекулярных водородных связей гидроксильных групп ОН (в результате релаксации мембраны при снятии механической нагрузки). Анализ и интерпретация полученных данных при сравнение их с известной литературой по ИК-спектроскопии поверхности нанофильтрационной мембраны АМН-П указывает на наличие в образцах мембраны валентных колебаний карбонильных групп С=О (ν=1733 см-1 (ν=1734 см-1)), деформационных колебаний C-H метильной СН3 и метиленовой групп СН2) (ν=1366 см-1 (ν=1367 см-1), ν=1428 см-1 (ν=1428 см-1)), полосы поглощения адсорбированной влаги (ν=1641 см-1 (ν=1637 см-1)), асимметричных валентных колебаний сложноэфирных групп С-О-С (ν=1224 см-1 (ν=1221 см-1), симметричных валентным колебаниям групп C-O-C из-за гликозидной связи между пиранозными кольцами (ν=1025 см-1 (ν=1033 см-1)), деформационных колебаний пиранозного кольца соответствующее колебаниям скелета молекулы (ν=897 см-1 – β-конфигурация гликозидных связей при аномерном связывании пиранозных колец), валентных колебаний С–Н – связей в метиленовых СН2 и метильных СН3-группах ацетата целлюлозы (ν=3000-2800 см-1). Обнаружено, что для воздушно-сухого (отработанного) образца мембраны АМН-П появление «плеча» в области значений волновых чисел ν=2860-2900 см-1 и снижение интенсивности полосы поглощения на ≈10-20% при пиковом значении волнового числа ν=2936, вероятно, свидетельствует о перераспределении связей функциональных групп СН2 в макромолекуле ацетат целлюлозы в результате релаксации мембраны (при снятии механической нагрузки) и наличия растяжения межмолекулярных связей между функциональными группами соединенными с СН2, СН3, в том числе при наличии адсорбированной воды.

13. Korenkov V.V., Gusev A.A., Vasyukova I.A., Golovin Y.I. Acoustic Properties of Wood Detected by Nanoindentation with Applied Additional Light Oscillatory Load. Russian Physics Journal. 2023. 65, 12, 2201-2203. doi: 10.1007/s11182-023-02890-8.

Abstract: nanoindentation, elastic modulus, loss modulus, tonewood

14. Rodaev V.V., Razlivalova S.S. Effect of alumina content on the mechanical properties of alumina-toughened calcia-stabilized tetragonal zirconia ceramic made of baddeleyite. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2023. 129, 5, 349. doi: 1007/s00339-023-06636-8

Abstract: Alumina-toughened calcia-stabilized tetragonal zirconia ceramics are produced using baddeleyite as raw material. A 3 wt.% CaO-ZrO2/Al2O3 ceramic containing 15 wt.% Al2O3 is characterized by sufficiently high mechanical properties: a hardness of 12.6 GPa, Young’s modulus of 248 GPa and fracture toughness of 10.3 MPa⋅m0.5. The hardness and Young’s modulus of this ceramic exceed those of alumina-free 3 wt.% CaO-ZrO2 ceramic by about 8.6% and 9.3%, respectively. However, fracture toughness of the prepared composite ceramic is lower than that of 3 wt.% CaO-ZrO2 ceramic by about 13.7%. It is revealed that in the fabricated 3 wt.% CaO-ZrO2/Al2O3 ceramic in the range of used Al2O3 concentrations transformation toughening prevails over residual stress toughening and crack deflection toughening.

15. Knyazeva L.G., Tsygankova L.E., Dorokhov A.V., Kur’yato N.A. and Zarapina I.V. Anti-corrosion properties of oil compositions based on combined corrosion inhibitor M-531. Int. J. Corros. Scale Inhib. 2023. 12, 1, 309–323. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-1-18.

Abstract: The anticorrosive properties of coatings on steel containing conservation materials based on industrial (I-20A), commercial motor (M10G2(k)) and waste motor (WMO) oils modified with combined corrosion inhibitor M-531 containing a VCI were studied. The compositions based on petroleum oils with the M-531 additive well wet a surface of steel with a contact angle θ < 30°, they themselves are wetted by water with θ < 48° and are characterized by low surface tension σ < 27 mN/m. The temperature dependence of the kinematic viscosity of the oil compositions studied in the range of 20–60°C is described by the Reynolds–Filonov formula. The protective effect (Z) of the coatings upon short-term exposure to a 0.5 M NaCl solution, calculated on the basis of polarization curves, is 99% at 7–10 wt.% M-531 in the I-20A and WMO oils. The same high value of Z was obtained in corrosion tests performed in a thermal moisture chamber for 960 hours. The protective effect of the coatings does not exceed 70% in long-term corrosion tests (336 hours) in 0.5 M NaCl solution, and a particularly low value is typical of compositions based on I-20A oil (<25%). Salt spray chamber tests of steel samples covered with the oil coatings containing 20% M-531 showed that the best protection was characteristic of a composition based on WMO. The same composition turned out to be ineffective under natural conditions: already after 3 months, the samples protected by it were completely covered with corrosion products, indicating the inexpediency of using an additive with volatile inhibitors in protective compositions in an open atmosphere. They can be used for short-term inter-operational storage of metal products.

16. L.E. Tsygankova, A.E. Abramov, A.A. Uryadnikov, N.V. Shel, K.O. Strel’nikova and R.K. Vagapov. Inhibition of carbon steel corrosion in model stratum waters containing hydrogen sulfide. INTERNATIONAL JOURNAL OF CORROSION AND SCALE INHIBITION. 2023. 12, 2, 366-810. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-2-2

Abstract: The protective effectiveness of the product with the composition “Phosphated salts of amines, esters, reaction products of fatty acids with amines, quaternary salts, ethylene glycols, alcohols” was studied in relation to hydrogen sulfide corrosion of carbon steel in model stratum waters of oil and gas fields. The study was carried out by the gravimetry, potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy methods. According to gravimetric data, the protective efficacy of the inhibitory composition at a concentration of 200 mg/L is 92% in the NACE medium and 81% in M1 medium containing 400 mg/L H2S under static conditions. Under hydrodynamic conditions in the presence of a hydrocarbon phase (10%), the protective effect is 10% lower. According to polarization measurements, the inhibitory composition predominantly inhibits the cathodic process. The results of impedance measurements confirm the slowdown of the corrosion process with an increase in the concentration of the inhibitory composition and indicate the adsorption of its components on the metal surface. The coverage of the electrode surface with adsorbed substances and the value of the free energy of adsorption were calculated. The inhibitory composition reduces the diffusion of hydrogen through a steel membrane in the NACE medium containing 400 mg/L H2S.

17. Zakharova O.V., Belova V.V., Baranchikov P.A., Kostyakova A.A., Muratov D.S., Grigoriev G.V., Chebotaryova S.P.,Kuznetsov D.V., Gusev A.A. The Conditions Matter: The Toxicity of Titanium Trisulfide Nanoribbons to Bacteria coli Changes Dramatically Depending on the Chemical Environment and the Storage Time. International Journal of Molecular Sciences. 2023. 24, 8299. https://doi.org/10.3390/ijms24098299.

Abstract: In this work, we present an analysis of the antibacterial activity of TiS3 nanostructures in water and 0.9% NaCl solution suspensions. TiS3 nanoribbons 1–10 µm long, 100–300 nm wide, and less than 100 nm thick were produced by the direct reaction of pure titanium powder with elemental sulphur in a quartz tube sealed under vacuum. For the toxicity test of a bioluminescent strain of E. coli we used concentrations from 1 to 0.0001 g L−1 and also studied fresh suspensions and suspensions left for 24 h. The strongest toxic effect was observed in freshly prepared water solutions where the luminescence of bacteria decreased by more than 75%. When saline solution was substituted for water or when the solutions were stored for 24 h it resulted in a considerable decrease in the TiS3 antibacterial effect. The toxicity of TiS3 in water exceeded the toxicity of the reference TiO2 nanoparticles, though when saline solution was used instead of water the opposite results were observed. In addition, we did not find a relationship between the antibacterial activity of water suspensions of nanoribbons and the stability of their colloidal systems, which indicates an insignificant contribution to the toxicity of aggregation processes. In 0.9% NaCl solution suspensions, toxicity increased in proportion to the increase in the zeta potential. We suppose that the noted specificity of toxicity is associated with the emission of hydrogen sulphide molecules from the surface of nanoribbons, which, depending on the concentration, can either decrease or increase oxidative stress, which is considered the key mechanism of nanomaterial cytotoxicity. However, the exact underlying mechanisms need further investigation. Thus, we have shown an important role of the dispersion medium and the period of storage in the antibacterial activity of TiS3 nanoribbons. Our results could be used in nanotoxicological studies of other two-dimensional nanomaterials, and for the development of novel antibacterial substances and other biomedical applications of this two-dimensional material.

18. Rabchinskii M.K., Sysoev V.V., Varezhnikov A.S., Solomatin M.A., Struchkov N.S., Stolyarova D.Yu., Ryzhkov S.A., Antonov G.A., Gabrelian V.S., Cherviakova P.D., Baidakova M.V., Krasnova A.O., Brzhezinskaya M., Pavlov S.I., Kirilenko D.A., Kislenko V.A., Pavlov S.V., Kislenko S.A. and Brunkov P.N. Toward On-Chip Multisensor Arrays for Selective Methanol and Ethanol Detection at Room Temperature: Capitalizing the Graphene Carbonylation ACS Applied Materials & Interfaces. 2023. 15, 23, 28370-28386. doi: 10.1021/acsami.3c02833.

Abstract: The artificial olfaction units (or e-noses) capable of room-temperature operation are highly demanded to meet the requests of society in numerous vital applications and developing Internet-of-Things. Derivatized 2D crystals are considered as sensing elements of choice in this regard, unlocking the potential of the advanced e-nose technologies limited by the current semiconductor technologies. Herein, we consider fabrication and gas-sensing properties of On-chip multisensor arrays based on a hole-matrixed carbonylated (C-ny) graphene film with a gradually changed thickness and concentration of ketone groups of up to 12.5 at.%. The enhanced chemiresistive response of C-ny graphene toward methanol and ethanol, of hundred ppm concentration when mixing with air to match permissible exposure OSHA limits, at room-temperature operation is signified. Following thorough characterization via core-level techniques and density functional theory, the predominant role of the C-ny graphene-perforated structure and abundance of ketone groups in advancing the chemiresistive effect is established. Advancing practice applications, selective discrimination of the studied alcohols is approached by linear discriminant analysis employing a multisensor array's vector signal, and the fabricated chip's long-term performance is shown.

19. Usvaliev A.D., Belogurova N.G., Pokholok K.V., Finko A.V., Prusov A.N., Golovin D.Y., Miroshnikov K.A., Golovin Y.I., Klyachko N.L. coli Cell Lysis Induced by Lys394 Enzyme Assisted by Magnetic Nanoparticles Exposed to Non-Heating Low-Frequency Magnetic Field. Pharmaceutics. 2023. 15, 1871. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15071871.

Abstract: The spreading of microbial pathogens with more and more resistance to traditional low-molecular antibiotic agents demands new approaches to antibacterial therapy. The employment of bacteriophage enzymes capable of breaking bacterial cell walls has attracted much interest within this context. The specific features of the morphology of Gram-negative bacteria prevent the effective direct usage of lytic enzymes and require assistance from additional helpers to facilitate cell lysis. The current work is devoted to the study of boosting the lysis of Escherichia coli (E. coli) JM 109 and MH 1 strains induced by Lys394 bacteriophage endolysin by means of rod-like (56 × 13 nm) magnetic nanoparticles (MNPs) activated by a non-heating low-frequency magnetic field (LF MF) with a frequency of 50 Hz and a flux density of 68.5 mT in a pulse–pause mode (1 s on and 0.3 s off). According to theoretical assumptions, the mechanism of MNP assistance is presumably based upon the disordering of the outer membrane that facilitates enzyme permeation into peptidoglycans to its substrate. It is found that the effect of the LF MF reaches an almost a twofold acceleration of the enzyme reaction, resulting in almost 80 and 70%, respectively, of lysed E. coli JM 109 and MH 1 cells in 21 min. An increase in the membrane permeability was proven by two independent experiments employing β-lactamase periplasmic enzyme leakage and Nile Red (NR) hydrophobic dye fluorescence. It is shown that the outer membrane disordering of E. coli caused by exposure to LF MF nanoparticle movement leads to almost complete (more than 80%) β-lactamase release out of the cells’ periplasm to the buffer suspension. Experiments with NR (displaying fluorescence in a non-polar medium only) reveal a drastic reduction in NR fluorescence intensity, reaching a change of an order of magnitude when exposed to LF MF. The data obtained provide evidence of changes in the bacterial cell wall structure. The result shown open up the prospects of non-heating LF MF application in enhancing enzyme activity against Gram-negative pathogens.

20. Golovin Y.I., Samodurov A.A., Tyurin A.I., Rodaev V.V., Golovin D.Y., Vasyukov V.M., Razlivalova S.S., Buznik V.M. Ice Composites Strengthened by Organic and Inorganic Nanoparticles. Compos. Sci. 2023. 7, 304. https://doi.org/10.3390/jcs7080304.

Abstract: Extensive development of the Arctic, rich in various natural resources, requires a lot of cheap ecologically safe construction materials preferably using local renewable sources. Ice being easily available in regions with a cold climate meets all the above criteria but has low strength, high fragility and a tendency to creep. Known strengthening techniques using macroscopic and microfiber additives have many drawbacks. This paper describes a new approach to ice strengthening by adding organic or inorganic 50–100 nm nanoparticles (NPs) to the water to be frozen and presents experimental results and possible mechanisms analysis of polycrystalline ice strengthening using NPs. Cellulose and silica NPs have been tested as typical representatives of such additives. Both are hydrophilic, ecologically safe, widespread, cheap and can be produced from local renewable raw materials. It is shown that the addition of 0.01 to 5 wt.% of NPs results in a reduction of ice composite average grain size by a factor of 5.3 ± 0.7 and an increase of its compression strength by a factor of 2.5 ± 0.3. The highest sensitivity of ice strength to NPs concentration is between 0.1 and 1 wt.%. In this concentration range, the increase in strength is reversely proportional to the square root of the average grain size. Experimental data fit Griffith’s relation better than Hall–Petch, so ice strength is limited by cracks with the length proportional to average grain size.

21. Tsygankova L.E., Uryadnikova M.N., Rodionova L.D., Shel N.V., Alekhina O.V. Protection of carbon steel against corrosion with a superhydrophobic coating. Zaštita materijala. 64, 3, 283-290. doi: 10.5937/zasmat2303283T.

Abstract: Under atmospheric conditions at 100% humidity, a surface phase film of moisture is formed on the surface of metals, in which air microimpurities NH3, CO2, H2S, etc. are dissolved and almost completely hydrated with the formation of NH4OH and acids H2CO3 and H2S. The method of potentiodynamic polarization has been used to study the protective efficiency of a superhydrophobic coating on carbon steel in NaCl-based model media simulating saturation of the surface moisture film with carbon dioxide (IV) and/or ammonia under atmospheric conditions. Similar studies were carried out with uncoated electrodes. The superhydrophobic coating was obtained on the basis of laser texturing of the steel surface followed by hydrophobization with fluoroxysilane (wetting angle 165±2°, rolling angle 3±1°). The influence of the duration of exposure of electrodes in solution (0.25 - 168 h) on the kinetics of electrode processes, the rate of steel corrosion and the protective effectiveness of the superhydrophobic coating is considered. It has been shown that the presence of ammonium hydroxide or ammonium carbonate in solution increases the protective effectiveness of the coating compared to a purely chloride medium simulating harsh atmospheric conditions.

22. Knyazeva L.G., Tsygankova L.E., Curyato N.A., Dorokhov A.V., Uryadnikov A.A., Dorokhova A.N. Anticorrosion Properties of Superhydrophobic Copper Surface Coatings Obtained by Electrodeposition. Steel in Translation. doi: 10.3103/s096709122305008x.

Abstract: Superhydrophobic coating is obtained by cathodic deposition of copper from a solution of 0.25 M CuSO4 + 0.5 M H2SO4 at a current density of 0.25 A/cm2 for 30 s on copper foil, followed by exposure to 0.01 M ethanolic solution of stearic acid for 1 h. The wetting angle of the water-formed coating is 155°–157°. Corrosion testing of copper samples with the resulting coating is carried out in a temperature-humidity chamber for 40 days, in an atmosphere with 100% humidity for 186 days and under conditions typical for livestock buildings, at 100% humidity and in the presence of CO2 corrosion accelerators, H2S and NH3 in pairs and simultaneously all three in maximum permissible concentrations for 46–56 days. In all cases, the coatings retain their superhydrophobicity, the wetting angle either remained almost unchanged or decrease by 2°–3°, and there is no corrosion damage on the samples. The influence of the copper electrodeposition mode from the solution of 0.25 M CuSO4 + 0.5 M H2SO4 on the wetting angle of the resulting coating is evaluated.

23. Dmitrievskiy A.A., Zhigacheva D.G., Efremova N.Y. et al. Crack-Resistant Zirconia-Based Composite Ceramics with Increased Hardness of the Near-Surface Layer. Journal of Surface Investigation. 2023. 17, 942–946. https://doi.org/10.1134/S1027451023040250

Abstract: Using a relatively economical method of powder metallurgy, a two-layer composite ceramic based on zirconia stabilized with calcium oxide and alumina toughened (Ca-ATZ) is fabricated. One of the layers contains an additive of silicon dioxide (Ca-ATZ + SiO2). The structure and elemental and phase compo- sition, as well as the set of mechanical properties of the samples in the vicinity of the Ca-ATZ/Ca-ATZ + SiO2 layer interface are studied. It is shown that the presence of a sharp interface between layers with different elemental compositions does not cause structural damage (appearance of pores, cracks, and other macro- scopic defects that contribute to deterioration of the strength properties) or changes in the phase composition (more than 90% of zirconia in both layers is in the tetragonal phase, which ensures a high role of the trans- formation toughening mechanism). The demonstrated preservation of the structural integrity and the ratio of the monoclinic, tetragonal, and cubic phases of zirconia during the formation of a sharp interface between these layers makes it possible to fabricate ceramic based on zirconium dioxide with a thin (100–200 μm) modified layer. Taking into account the difference in the mechanical properties of Ca-ATZ and Ca-ATZ + SiO2 ceramic, this provides a base material (containing SiO2) with increased fracture toughness (not less than 12 MPa m1/2) and a surface layer (containing no SiO2) with nanohardness (no lower than 14 GPa).

24. Shibkov A.A., Zolotov A.E., Denisov A.A., Gasanov M.F. Formation of Deformation Bands during Impact Indentation of an Al–6Mg Alloy. Physics of Metals and Metallography.2023. 124, 4, 402-408. https://doi.org/10.1134/S1027451023040250.

Abstract: The nucleation and growth of macrolocalized deformation bands initiated by impact indentation in deformed aluminum-magnesium alloy samples have been investigated by acoustic emission and high-speed video recording with a time resolution to 50 μs. The indenter impact has been found to trigger the development of a ~1–3% amplitude plastic deformation macroscopic jump due to the nucleation and propagation of about ten deformation bands on an alloy surface, thus demonstrating the Portevin–Le Chatelier effect. Macrolocalized deformation bands are shown to be a dangerous type of erosion damage that can cause the sudden fracture of an alloy.

25. Zakharova O.V., Vasyukova I.A., Gusev A.A.. Metal-Based Nanoparticles for the Diagnostics, Therapy, and Prevention of Viral Infections. Nanobiotechnology Reports. 2023. 18, 2, 165-188. doi: 10.1134/S2635167623700027.

Abstract: Viral infections are responsible for the death of several million people every year and cause significant damage to the global economy. Existing methods for diagnosing and combating viruses are not always effective; therefore, it is promising to develop new methods based on the latest scientific achievements. The review discusses the potential application of nanotechnological approaches in the detection and treatment of viral infections, as well as for antiviral vaccination. Nanoparticles (NPs) of gold, silver, zinc oxide, titanium dioxide, iron-oxide-based magnetic NPs, and NPs containing copper, tin, indium, nickel, and platinum are the most commonly used in this direction. At the same time, the unique optical, electrical, photocatalytic, and magnetic properties of NPs are actively used. A high penetrating power and surface activity facilitating functionalization are the key advantages of NPs for use as the basis for targeted delivery systems for antiviral drugs and vaccines. Finally, the size of NPs is identical to that of viruses, which makes it possible to use NPs for direct interaction with viral particles, including the competitive deposition of viruses on the surface of specially shaped particles and the selective capture of viruses by magnetic particles. The review presents an analysis of the results of new studies aimed at assessing the potential of using nanoparticles, including gold, silver, and iron oxides, for diagnostics and control of the SARS-CoV-2 virus, which caused the COVID-19 pandemic. Numerous examples of the effective use of NPs based on noble and transition metals in laboratory experiments for diagnostics and therapeutics, as well as for the development of vaccines against viral infections, are given. This indicates the promise of using nanotechnological approaches in these areas. However, one should take into account the potential risks associated with the use of NPs and nanomaterials in direct contact with the human body.

26. Chebotaryova S.P., Zakharova O.V., Baranchikov P.A., Kolesnikov E.A., Gusev A.A. Assessment of the Potential of Using Microalgae from the Genus Desmodesmus for the Bioremediation of Water Polluted with TiO2 Nanoparticles. Nanobiotechnology Reports. 2023. 18, 3, 352. doi: 10.1134/S2635167623700234.

Abstract: The increasing demand for products manufactured using nanotechnology contributes to a major increase in the synthesis of nanoscale materials and their inflow into the aquatic environment. TiO2 nanopar- ticles as micropollutants in the aquatic environment directly affect many living organisms with generally neg- ative effects. Microalgae have proven efficacy in bioremediation, which makes them a potential agent for the bioremediation of nanoparticles from wastewater. Evaluation of the capacity of microalgae from the genus Desmodesmus for the bioaccumulation of TiO2 nanoparticles is carried out and the degree of resistance of microalgae cells to the action of environmentally relevant concentrations of these nanoparticles is deter- mined. Spherical TiO2 nanoparticles with a size of 30–40 nm are used. It is found by flow cytometry that TiO2 nanoparticles at concentrations of 10, 100, and 1000 μg/L have no significant effect on the viability of microalgae cells and level of oxidative stress. Nanoparticles at a concentration of 1000 μg/L increase the con- centration of photosynthetic pigments by 18–33% by day 13 of the experiment. Desmodesmus sp. appears to be a culture relatively resistant to nanoparticles; the increased bioaccumulation of titanium by microalgae cells in the experimental groups is detected by ICP-MS. All this indicates the significant potential of Des- modesmus sp. for the removal of nanostructured pollutants from the aquatic environment.

27. Golovin Yu.I., Rodaev V.V., Samodurov A.A., Tyurin A.I., Golovin D.Yu., Vasyukov V.M., Razlivalova S.S., Buznik V.M. Strengthening of Ice Composites With Cellulose and Inorganic Nanoparticles. Nanobiotechnology Reports. 2023. 18, 3, 371-383. doi: 10.1134/S2635167623700258.

Abstract: The development of the Arctic needs more and more materials for the construction of roads, crossings, bridges, portside unloading sites, and buildings for various purposes. In view of the obvious difficulties and high cost of delivering traditional building materials (cement, concrete, steel, wood) to places of use in the Arctic, there is a great desire to replace them with local environmentally friendly geomaterials from renewable sources. The raw materials for such materials can be water, ice, sand, gravel, and alluvium. Ice, as one of the most accessible building materials in cold regions, has many advantages, but has a number of significant drawbacks: low strength, brittleness, and a tendency to creep. Attempts to overcome these drawbacks with the help of reinforcement with macrocomponents (logs, branches, shavings, sawdust, gravel, sand) have shown the limited potential of such a strategy. The results of strengthening of fresh ice at the nanoscale and microscale levels by nanoparticles of cellulose, SiO2, and ZrO2, are presented. It is shown that the optimal concentration of the filler (1–3 wt %) can provide more than sixfold strengthening of the ice com.

28. Golovin Y.I., Samodurov A.A., Gusev A.A. et al. Nanomechanical/Micromechanical Approach to the Problems of Dendrochronology and Dendroclimatology. Nanotechnol Russia. 2023. 18, 429–442. https://doi.org/10.1134/S2635167623700301.

Abstract: The most widespread approach in dendrochronology (wood dating) and dendroclimatology (cli- mate reconstruction) is based on measurement of the width of annual growth rings by analyzing optical images of wood cross sections. This approach is quite efficient and easy to implement but it has inherent drawbacks. Raw data for these techniques originate from the optical properties of the wood surface, which are not directly related to other properties of wood, mechanical properties in particular. This paper describes a new quantitative approach applicable to dendrochronology and dendroclimatology based upon measurement of the micromechanical properties of wood by employing nanoindendation and digital sclerometry. It yields not only the width of annual growth rings and early and late wood layers with an accuracy not inferior to opti- cal methods, but also rich data on the mechanical properties of the wood with a high spatial resolution that could be brought to subcellular scale if necessary. This data can be used for the dendrochronological analysis of archeological finds and the evaluation of climatic parameters during tree growth with a time resolution of up to a month or even better, which is unlike other common methods with a time resolution of one year. Moreover, the detailed continuous profiling of local mechanical properties can form a basis for improving our understanding of the nature and mechanisms of the formation of macromechanical properties important for applications and can clarify the climate factors that have the greatest impact on such properties.

29. Tsygankova L.E., Abramov A.E., Uryadnikov A.A., Semenyuk T.V., Strel’nikova K.O., Vagapov R.K. and Mikhalkina O.G. Study of the protection of carbon steel with an inhibitory composition in hydrogen sulfide environments by electrochemical methods. Int. J. Corros. Scale Inhib. 2023. 12, 3, 811-824. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-3-1.

Abstract: The protective effectiveness of the inhibitory composition of substances (25–200 mg/L) in relation to the corrosion of carbon steel in model stratum waters of oil and gas fields (M1 and NACE) saturated with hydrogen sulfide (400 mg/L) has been studied. The protective composition is a product of the interaction of fatty tallow polyamines with ethylene oxides in an alcohol solvent. The studies were carried out by the potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy methods. An electrochemical diffusion technique was used to evaluate the effect of an inhibitory composition on the penetration of hydrogen into a metal. According to the potentiodynamic polarization data, the inhibitory composition slows down mainly the cathodic process on the steel electrode, causing a decrease in the corrosion current with a protective effect that increases with its concentration and reaches 87 and 94% at 200 mg/L in M1 and NACE media, respectively. Electrochemical impedance spectroscopy has shown that there is an increase in the polarization resistance with an increase in the concentration of the inhibitory composition, which corresponds to a decrease in the corrosion current in both media under study. In this case, the capacitance of the electrical double layer also decreases, indicating the adsorption of the components of the inhibitory composition on the steel electrode. This made it possible to calculate a surface coverage with an inhibitor, to determine the type of adsorption isotherm, which turned out to be the Temkin isotherm, and to calculate the adsorption free energy. The inhibitory composition reduces the penetration of hydrogen into the metal, starting from a concentration of 100 mg/L.

30. Tsygankova L.E., Uryadnikov A.A., Rodionova L.D. and Uryadnikova N. On the duration of the protective effectiveness of superhydrophobic coatings. Int. J. Corros. Scale Inhib. 2023. 12, 3, 1211-1223. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-3-23.

Abstract: The durability of superhydrophobic coatings obtained on St3 carbon steel by nanosecond laser texturing of the surface, ultraviolet radiation treatment in ozone plasma, and deposition of a fluoroxysilane film has been studied. The contact angle of wetting of the coating, on average, is 172°. After 112 days of exposure to 100% humidity, the samples with the superhydrophobic coating did not show signs of corrosion damage, retaining the original wetting angle. Studies conducted for 100 days in an atmosphere with 100% humidity and containing corrosion stimulants CO2, H2S, NH3 in pairs and simultaneously all three in the maximum permissible concentrations typical for livestock buildings showed a decrease in the contact angle to 167–162° in the absence of signs of corrosion damage. After the tests, the samples were kept for 19 months in desiccators in a chemical laboratory, after which the contact angle on the superhydrophobic surface was 167–168°. Further, with these samples, corrosion tests were carried out in the gas and liquid phases of solutions with 50 g/L NaCl or NACE (5 g/L NaCl+0.25 g/L CH3COOH), saturated with CO2 up to 1 excess atmosphere, or solutions of SO2 (1 and 3 wt.%). After testing in the gas phase, the coatings retained superhydrophobicity, and after the liquid phase – hydrophobicity with contact angles of the order of 130–140° after testing with SO2 and about 100° after testing with CO2. Subsequent exposure of the samples to air for 2 weeks led to a sharp increase in the contact angles.

31. Kovalev S.V., Kovaleva O.A. & Sedoplatov I.S. Method for Calculating Volume and Mass of a Roll-Type Electrochemical Membrane Apparatus for Separation of Industrial Solutions. Chem Petrol Eng. 59, 213–221. https://doi.org/10.1007/s10556-023-01230-4.

Abstract: The application of electromembrane and membrane technologies is effective for separating wastewater and complex process solutions, which contain charged ions. An analytical review of these methods for separating solutions revealed several specific aspects of their use. For instance, the use of electrochemical membrane apparatuses (such as electrodialysis) provides desalination and separation of liquid phase flows, with one stream being enriched with dissolved components and the other stream being depleted of them [1–5]. Although designs for electrochemical membrane apparatuses have been discussed in the literature, they are not yet widely adopted, since it is necessary to develop methods for calculating and optimizing devices and their parameters.

32. Kovalev S.V., Kovaleva O.A. & Sedoplatov I.S. Design and Calculation of an Effective Tubular Electric Membrane Apparatus with an Increased Membrane Area for Separating Process Solutions. Chem Petrol Eng. 2023. 59, 311–316. https://doi.org/10.1007/s10556-023-01243-z.

Abstract: The paper analyzes designs of tubular electrochemical membrane apparatuses. A design for an electric membrane apparatus with an increased solution separation area and reduced concentration polarization was developed. Analytical expressions for determining the total surface area of semi-permeable mem- branes for the separation of solutions and the area of anode and cathode membranes are presented.

33. Solovjev D.S. Development and Analysis of an Intelligent Electroplating Control System Based on Associative Memory under Conditions of Predictable Uncertainty. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2023. 24, 573-582. Doi: 10.17587/mau.24.573-582.

Abstract: The analysis of ways to improve the electroplated coating uniformity, among which the most promising for a multiassortment production is the current control, is presented in the article. The electroplating is considered as a control object and its mathematical model is described (with distributed coordinates based on the laws of Faraday and Ohm, Laplace’s partial differential equation) to current control. The search for optimal control is impossible in real time and requires lengthy preliminary calculations due to the complexity of the electroplating mathematical model. The use of associative memory in an intelligent system will make it possible to find a control that corresponds to the electroplating current state and the specified quality criterion (coating uniformity) in real time. An operation algorithm of the knowledge formation unit, which implies the use of an intelligent control system under predictable uncertainty with matrix-type associative memory, is proposed. The associative memory rows are filled based on the uniformity criterion approximation by the function and the choice of its values for given quality losses. An operation algorithm of the controller, which uses the control from the associative memory row with the closest weighted metric to the normalized values of the input variables, is considered. An operation algorithm of the quality assessment unit, which involves determining the influence of input variables on the output variable by calculating their weighting coefficients of significance, to determine the values of which the maximum values, range and maximum local changes are used for the probability of non-negativity of the output variable deviation from its given value, is proposed. A computational experiment was carried out to analyze the effectiveness of the proposed operation algorithms for the units of an intelligent electroplating control system based on associative memory in terms of the control search duration and loss in coating uniformity.

Публикации 2022 год

1. Lazarev S. I., Golovin Yu. M., Kovalev S. V., Konovalov D. N., Kotenev S. I. The Effect of Transmembrane Pressure and Diffusion of Essential Substances on the Transformation of the Structure in Polymer Films of UPM-100 and PP-190 Type // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. V. 58. № 4. P. 728-735.

Abstract: The effect of the transmembrane pressure and diffusion of essential substances on the transformation of the structure in polymer membranes of UPM-100 and PP-190 type is studied in this work. It is found by thermal methods that the processes of reduction of the weight of the samples of the working films by about 15% for PP-190 and 13% for UPM-100 that are observed at 160–220°C are determined by the destruction of the polymer molecules of the drainage layer. The analysis of the TG and DSC curves of the initial and working samples of the films of UPM-100 and PP-190 makes it possible to note that the transmembrane pressure and diffusion of essential substances mainly induce destruction of the molecules of the amorphous phase of the drainage layer with an insignificant decrease in the crystallinity of the polymer matrix. X-ray structural studies reveal that, in a UPM-100 composite film, transmembrane pressure initiates the conformation of the crystallites of the polymer PETF matrix with the orientation of the (a) and (b) crystallographic axes at a certain angle to the surface of the film, as well as of the macromolecule chains parallel to the surface of the film. Comparisons of the data of X-ray diffraction analysis show that substantial changes in the microstructure of the samples of the working films occur in the intercrystalline amorphous phase as a result of the conformation of the lamellar crystallites; here, the degrees of crystallinity of the polymer PP and PETF matrices decrease by ~10%.

2. Golovin Yu.I., Tyurin A.I., Golovin D.Yu., Samodurov A.A. Determination of the Thermal Diffusivity of Transparent Materials by a New Thermographic Express Method. J Eng Phys Thermophy. 2022. V. P. 266–276.

Abstract: The thermophysical characteristics of nonmetallic materials (in particular, thermal conductivity and thermal diff usivity) account for their heat-insulating properties, the quality of processing in various laser technologies, and also signifi cantly aff ect the optical strength of power optics materials. Determination of thermophysical characteristics by traditional methods requires laborious manufacturing of specimens of certain sizes and two-sided access to them, which prevents the use of nondestructive testing of large workpieces and fi nished products. The article describes a nondestructive thermographic method of measuring the thermal diff usivity of transparent and semitransparent materials, which does not require cutting out samples from the test object and two-sided access to it. To increase the coeffi cients of absorption and emission of visible and infrared radiation of the accessible surface, thin opaque coatings or targets with a diameter of several tenths of a millimeter were used. The method was tested on eight optically transparent polymeric, amorphous, and crystalline materials diff ering in composition, spectral characteristics of light absorption, surface condition and overlapping about 2 orders of magnitude in thermal diff usivity. The described procedure demonstrated a small random error (0.5% for polymethyl methacrylate, 1.1% for polycarbonate, 2.3% for fused quartz, 3.3% for monocryslalline NaCl) at a speed of about 10 s, which makes it possible to use it for rapid diagnostics of newly created heat-shielding materials and elements of power optics.

3. Gribanovsky S.L., Zhigachev A.O., Golovin D.Yu., Golovin Yu.I., Klyachko N.L. Mechanisms and conditions for mechanical activation of magnetic nanoparticles by external magnetic field for biomedical applications // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. V. 553. P. 169278.

Abstract: Magnetic nanoparticles (MNPs) in biomedical applications can affect surrounding biomacromolecules mechanically, thermally, or both depending on amplitude and frequency of external alternating magnetic field (MF). Nano-magnetomechanical approach utilizes rotational oscillations of MNPs activated by non-heating low-frequency MF to affect bioactive macromolecules mechanically. In present paper, we analyze parameters and conditions that allow MNP’s mechanical rotation and provide maximal mechanical forces applied to macromolecular structures such as bioactive molecules, addressed drug delivery nanocarriers or cells by alternating MF activated MNPs. Here, we formulate criteria for choice of various MNP-MF system parameters in regard to nano-magnetomechanical approach such as optimal ranges of MNP and associated macromolecules characteristics, MF frequency and induction enabling maximum nanomechanical effects. Theoretically obtained results are crucial for biomedical applications utilizing nanomechanical stimulation of biological targets by means of MNPs activated by alternating MF.

4. Golovin Yu.I., Tyurin A.I., Gusev A.A., Matveev S.M., Golovin D.Yu., Samodurov A.A., Vasyukova I.A., Yunak M.A., Kolesnikov E.A., Zakharova O.V. Scanning naation as an instrument of studying local mechanical properties distribution in wood and a new technique for dendrochronology //  Technical Physics. 2022. V. 4. P. 484.

Abstract: The paper presents the results of scanning of mechanical properties of coniferous (common pine Pinus sylvestris) and deciduous (small-leaved lime Tilia cordata and common oak Quercus robur) trees wood using naation on crosscut face. Manifold increase in microhardness H and Young's modulus E has been observed between early and late wood in every annual growth ring. Significant differences in intraring radial dependencies of H and E have been found among studied species. For all studied species the average values of E and H of early wood in each annual ring are found to be independent from ring width, while such dependence for late wood is weak at most. The ring widths measured by naation coincide with the ones measured by standard optical method within 2-3%. The developed technique and obtained results can be useful 1) to amend the understanding the origins of macromechanical properties of various wood species and their dependence upon microstructural characteristics and growth conditions, 2) to optimize the technologies of growing, reinforcement and subsequent usage of the wood, 3) to develop new independent high resolution methods in dendrochronology. Keywords: naation, nano-/microhardness and Young's modulus scanning, tree annual growth rings, dendrochronology.

5. Golovin Y. I., Zhigachev Alexander O., Klyachko N. L., Golovin D. Y. Controlled localization of magnetic nanoparticle mechanical activation in suspension exposed to alternating magnetic field using gradient magnetic field // Journal of Nanoparticle Research. 2022. V. 24. № 8. P. 167

Abstract: In the past decade, nano-magnetomechanical actuation of biochemical systems for control of their properties on molecular level by means of magnetic nanoparticles in non-heating magnetic fields with frequency below 1 kHz has emerged as distinct branch in nanobiomedicine. From the fundamental point of view, nano-magnetomechanical actuation can provide molecular level locality and specificity; however, non-uniformity and instability of magnetic nanoparticle distribution within the living organism can become the source of unexpected side effects. The present work describes an advantageous physical method of nano-magnetomechanical actuation localization inside the macroscopic area with adjustable volume utilizing gradient magnetic field. Important spatial aspects of such method are considered.

6. Tsygankova L.E., Uryadnikov A.A., Abramov A.E., Semenyuk T.V. Inhibiting formulations against hydrogen sulfide corrosion of carbon steel // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2022. V. 11. № 1. P. 102-110.

Abstract: The methods of gravimetry, potentiodynamic polarization, impedance spectroscopy and electrochemical diffusion technique were used to study the protective efficiency of two mixed inhibiting formulations with respect to corrosion of carbon steel in model stratum waters saturated with H2S and H2S+CO2. The imitations of the stratum waters of NACE and the Samotlor oil field (M1) were used. The compositions of the inhibiting mixtures are as follows: 1 - Complex imidazole esters, phosphates with organic radicals, mercaptoalcohol, ethylene glycols, alcohol; 2 - Imidazolines ethoxylated with radicals (of fatty acids), alkylammonium salts, ethylene glycols. Data were obtained on their protective effectiveness and mechanism of action based on gravimetric, polarization and impedance measurements. The electrochemical diffusion technique made it possible to assess their effect on the diffusion of hydrogen through a steel membrane. In the NACE environment, both inhibiting formulations cause inhibition of the cathodic process, in the M1 environment, on the contrary, the anodic process and stimulate a hydrogen diffusion into the metal. A decrease in the double-layer capacitance upon the introduction of inhibiting formulations into the media indicates the adsorption of their components on the metal surface. The investigated inhibiting formulations show, in general, an average efficiency of the order of 50%≤ Z <74% at a concentration of 200 mg/L.

7. SolovchenkoE., Tkachyov E.N., Tsukanova E.M.,  Shuryhin B.M.,  Khruschev S.S.,  Konyukhov I.V.,  Ptushenko V.V. Winter Dormancy of Woody Plants and Its Noninvasive Monitoring // Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2022. V. 77. № 2. P. 51-64.

Abstract: When dormant, perennial plants dwelling in the regions with pronounced seasonality of climate can withstand prolonged periods of harsh environmental conditions. The period of plant dormancy is commonly divided into pre-dormancy, endodormancy, and ecodormancy. During pre-dormancy, genetic, physiological, biochemical, and morphological rearrangements increasing stress resilience of the plant organism are completed. In the course of endodormancy, meristem cells cannot resume division even under favorable conditions. Environmental stimuli trigger dormancy release and the onset of ecodormancy when plant cell division and growth are restrained only by unfavorable environmental conditions. Frequent nowadays, weather fluctuations can lead to abnormal progression of dormancy. It results in the increased risk of damage to plants, especially crop plants, by adverse climatic conditions. This situation calls for the development of methods for noninvasive express monitoring of plant dormancy. Studies of the relationships between the dormancy status of plants and the functioning of their photosynthetic apparatus made possible the development of methods for monitoring of woody plant condition by recording the variable fluorescence of chlorophyll contained either in needles or in the endoderm of the shoots. This review briefly summarizes current knowledge about the mechanism of the dormancy induction and release. The functioning and regulation of the photosynthetic apparatus during winter dormancy as well as characteristic patterns of chlorophyll fluorescence induction in this period are considered. The difficulties of interpretation of chlorophyll fluorescence signals in the context of monitoring of plant dormancy are discussed together with its potential applications.

8. Grodetskaya Tatiana A., Evlakov Peter M., Fedorova Olga A., Mikhin Vyacheslav I., Zakharova Olga V., Kolesnikov Evgeny A., Evtushenko Nadezhda A., Gusev S. A. Influence of Copper Oxide Nanoparticles on Gene Expression of Birch Clones In Vitro under Stress Caused by Phytopathogens // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 5. P. 864.

Abstract: Recently, metal oxide nanoparticles (NPs) have attracted attention as promising components for the protection and stimulation of plant microclones in tissue culture in vitro. However, the effect of NPs on the genetic mechanisms underlying plant adaptive responses remains poorly understood. We studied the effect of column-shaped CuO NPs 50 nm in diameter and 70–100 nm in length at a concentration of 0.1–10 mg/L on the development of phytopathogenic fungi Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, and Fusarium avenaceum in culture, as well as on the infection of downy birch micro-clones with phytopathogens and the level of genes expression associated with the formation of plant responses to stress induced by microorganisms. CuO NPs effectively suppressed the development of colonies of phytopathogenic fungi A. alternata and F. avenaceum (up to 68.42% inhibition at 10 mg/L CuO NPs) but not the development of a colony of F. oxysporum. Exposure to the NPs caused multidirectional responses at the level of plant genes transcription: 5 mg/L CuO NPs significantly increased the expression level of the LEA8 and MYB46 genes and decreased the expression of DREB2 and PAL. Infection with A. alternata significantly increased the level of MYB46, LEA8, PAL, PR-1, and PR-10 transcripts in birch micro-clones; however, upon exposure to a medium with NPs and simultaneous exposure to a phytopathogen, the expression of the MYB46, PR-1, and PR-10 genes decreased by 5.4 times, which is associated with a decrease in the pathogenic load caused by the effect of NPs and the simultaneous stimulation of clones in vitro. The results obtained can be used in the development of preparations based on copper oxide NPs for disinfection and stimulation of plant phytoimmunity during clonal micropropagation of tree crops.

9. Vigdorowitsch M., Tsygankova L.E., Ostrikov V.V., Rodionova L.D. Beyond the Wenzel and Cassie–Baxter world: Mathematical insight into contact angles // Mathematical Methods in the Applied Sciences. 2022. V. 45. № 17. P. 11479-11497.

Abstract: The Wenzel and Cassie–Baxter wetting states are treated as basis states producing a continuous spectrum of intermediate states. The model considering them as a linear combination of the basis states is proposed and successfully applied to independent data converted within this framework from the terms of absolute vertical deviations as roughness characteristics into the Wenzel r-based roughness concept. Roughness dependences of apparent contact angles are reproduced therewith. The degree of symmetry is shown to influence measurements, calculations and possibly definition of the contact angle. The cotangent formula linking the drop size and apparent contact angle is derived from the well-known non-linear differential model for a drop shape. This enables one to pre-estimate changes in contact angles due to drop size changes what is important for a more precise definition of superhydrophobicity and superhydrophilicity. The analysis of an oval-shaped curve as the most general contact line on inclines is performed. The dependence of apparent contact angle on incline tilt and azimuthal angle is derived for the regime of pinning the drop onto a flat surface having been tilted before, unlike the well-known case of tilting the flat surface with a sessile drop whose contact line is circle-shaped. The contact angle is found to be a non-monotonous function of azimuthal angle because the contact line possesses now a reduced symmetry and, therefore, a varying curvature with extrema. Drop ensembles on incline are discussed, and their modeling with application to macroscopic processes requires treatment of the contact line in its most general case, that is, oval shaped.

10. Golovin, Y.I.; Gusev, A.A.; Golovin, D.Y.; Matveev, S.M.; Vasyukova, I.A. Multiscale Mechanical Performance of Wood: From Nano- to Macro-Scale across Structure Hierarchy and Size Effects // 2022. V. 12. P. 1139.

Abstract: This review describes methods and results of studying the mechanical properties of wood at all scales: from nano- to macro-scale. The connection between the mechanical properties of material and its structure at all these levels is explored. It is shown that the existing size effects in the mechanical properties of wood, in a range of the characteristic sizes of the structure of about six orders of magnitude, correspond to the empirical Hall-Petch relation. This “law” was revealed more than 60 years ago in metals and alloys and later in other materials. The nature, as well as the particular type of the size dependences in different classes of materials can vary, but the general trend, “the smaller the stronger”, remains true both for wood and for other cellulose-containing materials. The possible mechanisms of the size effects in wood are being discussed. The correlations between the mechanical and thermophysical properties of wood are described. Several examples are used to demonstrate the possibility to forecast the macromechanical properties of wood by means of contactless thermographic express methods based on measuring temperature diffusivity. The research technique for dendrochronological and dendroclimatological studies by means of the analysis of microhardness and Young’s modulus radial dependences in annual growth rings is described.

11. Kornev A.Yu., Tsygankova L.E., Knyazeva L.G., Dorokhov A.V., Kur’yato N.A. About the anti-corrosion properties of biofuel // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. V. 11. № 2. P. 553-563

Abstract: The protective efficiency of films of biofuel and diesel fuel on steel St3, as well as their compositions with additions of water up to 20%, was studied by electrochemical and gravimetric methods in a 0.5 M NaCl solution and a thermal moisture chamber. Biofuel obtained from substandard camelina oil according to the technology developed at the Federal State Budgetary Scientific Institution VNIITiN that meets the requirements of GOST R 53605-2009 (EN 14214:2003) was used. Diesel fuel complies with GOST 32511-2013 “Diesel fuel EURO”. Fuel-water compositions are “water-in-oil” emulsions. Biofuel and watered compositions based on it have a greater protective efficiency than diesel fuel and its compositions with water. So, after 40 days of testing in a thermal moisture chamber, the protective efficiency of biofuel and its compositions with water is 99.0–99.4%, and that for diesel fuel and its compositions is 24.7–21.7%. According to the data of 14 days of gravimetric tests in 0.5 M NaCl solution, the protective efficiency of biofuel compositions Z = 80.9–69.9%, that of diesel fuel is 62.2–59.4%. The anti-corrosion advantage of biodiesel compositions is easy to ascertain based on polarization measurements in chloride solution, without resorting to lengthy gravimetric tests.

12. Vasyukova IA, Zakharova OV, Kuznetsov DV, Gusev AA. Synthesis, Toxicity Assessment, Environmental and Biomedical Applications of MXenes: A Review // Nanomaterials (Basel). 2022. V. 24. № 12(11). P. 1797. 

Abstract: MXenes are a family of two-dimensional (2D) composite materials based on transition metal carbides, nitrides and carbonitrides that have been attracting attention since 2011. Combination of electrical and mechanical properties with hydrophilicity makes them promising materials for biomedical applications. This review briefly discusses methods for the synthesis of MXenes, their potential applications in medicine, ranging from sensors and antibacterial agents to targeted drug delivery, cancer photo/chemotherapy, tissue engineering, bioimaging, and environmental applications such as sensors and adsorbents. We focus on in vitro and in vivo toxicity and possible mechanisms. We discuss the toxicity analogies of MXenes and other 2D materials such as graphene, mentioning the greater biocompatibility of MXenes. We identify existing barriers that hinder the formation of objective knowledge about the toxicity of MXenes. The most important of these barriers are the differences in the methods of synthesis of MXenes, their composition and structure, including the level of oxidation, the number of layers and flake size; functionalization, test concentrations, duration of exposure, and individual characteristics of biological test objects Finally, we discuss key areas for further research that need to involve new methods of nanotoxicology, including predictive computational methods. Such studies will bring closer the prospect of widespread industrial production and safe use of MXene-based products.

13. Tsygankova L.E., Bryksina V.A., Uryadnikov A.A., Abramov A.E. Protective efficiency of expired drug against acid corrosion of carbon steel // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2022. V. 11. № 2. P. 564-576.

Abstract: Expired drugs are studied as corrosion inhibitors of metals for more than 10 years. In the present work, the corrosion inhibitory effect of expired drug Omeprazole has been studied against carbon steel corrosion in 1.0 N hydrochloric and sulfuric acid solutions. The concentration of Omeprazole varied within 10–60 mg/L. The methods of gravimetry, potentiodynamic polarization, impedance spectroscopy were used at room temperature. The surface morphology of carbon steel samples after corrosion in the absence and in the presence of Omeprazole has been characterized by scanning electron microscopy. Analysis of the polarization curves in the solutions studied indicates that Omeprazole slows down the anodic and cathodic processes on carbon steel in both media. A decrease in the double-layer capacitance upon the introduction of the inhibitor into the media indicates the adsorption of its components on the metal surface. Impedance spectroscopy data made it possible to determine the adsorption isotherm and calculate the free energy of Omeprazole adsorption. The protective effect of the inhibitor at a concentration of 40 mg/L reaches 90% in both media.

14. Rodaev VV, Razlivalova SS, Tyurin AI, Vasyukov VM. The Nanofibrous CaO Sorbent for CO2 Capture // Nanomaterials (Basel). 2022. V. 12. № 10. P. 1677.

Abstract: The nanofibrous CaO sorbent for high-temperature CO2 capture was fabricated by the calcination of electrospun composite filaments containing calcium acetylacetonate and polyacrylonitrile as a calcium-oxide precursor and a binder polymer, respectively. The calcination was carried out in air to prevent PAN carbonization and to obtain pure CaO nanofibers. The resulting mats of CaO nanofibers with the average diameter of 130 nm were characterized by a specific surface area of 31 m2/g, a CO2-uptake capacity of 16.4 mmol/g at the carbonation temperature of 618 °C, a hardness of 1.87 MPa, and the indentation Young’s modulus of 786 MPa. The low decarbonation temperature makes the fabricated sorbent promising, for example, for the calcium-looping technology of CO2 removal from the hot exhaust gases of fossil-fueled power plants.

15. Shibkov A.A., Zolotov A.E., Denisov A.A. and Gasanov M.F. Dynamics of Deformation Bands Initiated by the Impact of an Indenter on the Surface of an Aluminum–Magnesium Alloy // Technical Physics Letters. 2022. V. 48. № 4. P. 188-191.

Abstract: The dynamics of the bands of macrolocalized deformation generated by the impact of the Vickers indenter on the surface of AMg6 aluminum-magnesium alloy deformed under creep conditions was studied using high-speed video and acoustic emission methods. It is established that these bands are the trigger for the development of a macroscopic jump in plastic deformation on the creep curve. It is shown that in alloys demonstrating the Portevin-Le Chatelier effect, it is necessary to take into account the origin and propagation of macrobands of deformation during erosive damage to the surface and to assess the volume and morphology of the plastic zone during impact microindentation of the deformable alloy.

16. Kovalev S.V., Kobelev D.I., Fedotov N.A., Kovaleva O.A. Calculation of Cooling Area and Surface Area of Roll-Type Membranes of Electrobaromembrane Apparatus for Separation of Technological Solutions // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. V. 58. № 6.

Abstract: A method has been developed to calculate the cooling area and the area of the membrane surface of a roll-type electrobaromembrane apparatus for separation of technological solutions of engineering and chemical industries. Based on the performed calculation and analysis of the received data it was found that the increase of membrane surface in the developed design of the roll-type electrochemical membrane apparatus (vis-à-vis a prototype) is 50% and of cooling surface is 30%.

17. Lazarev S.I., Golovin Yu.M., Kovalev S. V, Konovalov D.N., Kotenev S.I. The Characteristics of Filtration Films in the Study of Essential Substances // High Temperature. 2022. V. № 60 4. P. 485-491.

Abstract: This paper presents the results of the evolution of the structure of filtration films of the MFFC-3 and PP-190 types in the process of purification of ethereal substances. It has been established by thermogravimetry that a decrease in the mass of samples of working films for MFPC-3 by ~22%, and for PP-190 by 18%, which is a at temperatures of ~130–265°C, is due to the destruction of the polymer molecules of the drainage layer as a result of transmembrane pressure and diffusion of ethereal substances. For a pure MFFC-3 membrane sample, a single thermal effect is recorded at the peak melting temperature T_max = 247°С, typical for lavsan with melting enthalpy ΔH = 40 kJ/kg, and for the working sample at T_max = 249°C with ΔH = 19 kJ/kg. For a clean sample of the pre-filter PP-190, a single thermal effect is recorded at the peak melting temperature T_max = 160°C with ΔH = 68 kJ/kg, and for the working sample at T_max = 157°C with ΔH = 67 kJ/kg. The bulk crystallinity of the MFFC-3 and PP-190 films of the working samples decreased by 52 and 33%, respectively, in relation to the initial ones, according to the data of differential scanning calorimetry. X-ray diffraction data indicate changes in the microstructure of films of working samples in the intergranular amorphous phase as a result of deformation of lamellar crystallites, while the X-ray degree of crystallinity of the MFPC-3 film decreased by 12%, and that of PP-190 by 9%. On the dependence curves of the hydrodynamic permeability of MFFC-3 and PP-190 filtration films on time at different transmembrane pressures, four characteristic periods are noted, where gel clots are formed on the MFFC-3 membrane, which significantly affect the process of baromembrane separation and the PP-190 pre-filter becomes clogged.

18. Golovin Yu.I., Samodurov A.A., Tyurin A.I., Yunak M.A., Vasyukova I.A. Profiling Mechanical Properties of Wood via Scratch Tests and Nanoindentation for Use in Dendrochronology // 2022. V.86. P. 1219-1223.

Abstract: Radial profiles of the mechanical properties of crosscut wood are obtained using scratch tests and nanoindentation. The profiles correspond to the annual growth of the ring structure. The width of the annual growth rings is determined with an accuracy no worse than that of standard optical means. The technology for evaluating the quality of wood and use in dendrochronological applications is relatively simple and non-laborious.

19. Golovin Y.I., Gusev A.A., Matveev S.M. From Nano- to Macromechanical Properties of Wood via the Hierarchy of Its Structural Units and Size Effects (A Review) // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2022. V. 86. № 11. P. 1426-1426.

Abstract: A review presents the results of current studies of wood’s hierarchical structure using modern physical means on the nano- to the macro scales. Relationships between structure and mechanical properties at these levels are discussed. It is shown that size effects in wood strength obey the Hall–Petch relationship in a range of around six orders of magnitude of structural unit characteristic sizes.

20. Tsygankova L.E., Vigdorowitsch M. Anti-corrosion effectiveness of superhydrophobic coatings on metals // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2022. V. 11. № 3. P. 889-940.

Abstract: In the past two decades, fabrication of hydrophobic and superhydrophobic coatings on metals and practical application of those for self-cleaning, anti-icing, oil-water separation and especially anti-corrosion purposes has been intensively discussed in the research community. This review addresses metals and their relevant protection against corrosion under various conditions (in water, in chloride solutions, in atmosphere with aggressive components) through superhydrophobic materials and methods of fabrication of these. Under consideration are both technologically more advanced methods based on laser texturing of a metal surface or plasma etching to create multimodal roughness, followed by deposition of a layer of substance with low surface energy, primarily fluoroxysilanes, and also simpler, ordinarily environmentally friendly and less expensive approaches based on chemical etching of the metal surface, chemical or electrochemical deposition of metals of the same or different nature, followed by treatment with hydrophobising agents such as myristic or stearic acids. Studies of anti-corrosion properties of coatings were carried out predominantly by methods of electrochemical polarisation and electrochemical impedance spectroscopy and, in rare cases, by direct corrosion tests. This review mainly focuses on protection of iron, steels, copper, zinc, aluminium and magnesium.

21. Berezner A.D., Fedorov V.A., Grigoriev G.V. A Few Fracture Features of Al-Based and Cu-Based Ribbon Metallic Glasses Under Non-isothermal and Oscillating Loading // Proceedings of the 10th International Conference on Fracture Fatigue and Wear. 2022. P. 3-10.

Abstract: In the work, some analytical relationships on deformation of Al-based and Cu-based metallic glasses under variable heating and oscillating mechanical loading are given. It was shown that using of hydrodynamic laws with a nonlinear deformation model can be possible for fracture of ribbon metallic glasses. Behaviour of linear thermal expansion coefficient is analysed, and its role in the plastic deformation of metallic glass is estimated. Obtained results agree with experiments, and they can be used both in fundamental and applied investigations.

22. Panichev A.M., Baranovskaya N.V., Chekryzhov I.Yu., Kalinkin Yu.N., Kholodov A.S., Spandidos D.A., Tsatsakis A., Golokhvast К.S. Kudurs (mineral licks) on ultrabasic rocks in the Altai Mountains, Russia // WORLD ACADEMY OF SCIENCES JOURNAL. 2022. № 15. P. 1284.

Abstract: In the present study, the mineral and chemical compositions of kudurits consumed by wild ungulates and the chemical composition of forage vegetation near the water‑divide of the Abakan Range, Mountain Altai, Russia, were studied. It was found that the kudurits are represented by smectite‑vermiculite mineral associations with chlorite‑the products of hydrothermal transformation of metamorphosed ultrabasic rocks (serpentinites) following the intrusion of neighboring gabbroid dikes. Acid extracts (hydrogen chloride, pH 1.0) from kudurits most actively extract Ca, K, Mg, Fe and Na. In the composition of trace elements, Ba, Sr, Ni, Cu, Cr, Co, V, Zn and Li are most mobile. The comparison of the chemical composition of a kudurit and coprolite of red deer indicates that when mineral earth materials pass through the digestive tract out of all trace elements only about 0.4 g/kg of Na is reliably assimilated in the body, while kudurits simultaneously sorb and remove P, K, Mg and Ca. Chemical analyses of vegetation in places from which animals most often come to kudurs revealed high concentrations of rare earth elements. A rare‑earth‑sodium hypothesis of the cause of geophagy is developed, which may explain the majority of cases of regular consumption of earthy substances by animals and humans.

23. Panichev A.M., Baranovskaya N.V., Seryodkin I.V., Chekryzhov I.Y., Vakh E.A., Kalinkin Yu.V., Lutsenko T.N., Popov N.Yu., Ruslan A.V., Ostapenko D.S., Еlоvskiy Е.V., Vetoshkina A.V., Patrusheva O.V., Makarevich R.A., Manakov Yu.A., Kholodov A.S., Spandidos D.A., Tsatsakis A., Golokhvast К.S. Excess of REE in plant foods as a cause of geophagy in animals in the Teletskoye Lake basin, Altai Republic, Russia // WORLD ACADEMY OF SCIENCES JOURNAL. 2022. V. 5. № 6. P. 1-22.

Abstract: Geological and hydrobiogeochemical studies carried out in two areas in the Teletskoye Lake basin in the Altai Mountains suggest that geophagy among wild and domestic herbivores in the studied areas develops in moun­tain‑taiga with steppe landscapes on Proterozoic metamorphic rocks near the Paleozoic granitoids with high concentrations of magmatogenic minerals of rare earth elements (REE). This fact is the reason for high concentrations of REE in loose dilu­vial deposits and glacial deposits adjacent to granitoids, as well as in derivative soils and vegetation. REE concentrations in the vegetation of the studied territories were almost similar to the geophagy sites previously investigated in the Sikhote‑Alin. The geochemical specificity of landscapes revealed both in the Altai Mountains and in the Sikhote‑Alin may be the cause of REE imbalance in the hormonal system of the body. It forces animals to address the resulting problems with mineral sorbents of the quartz‑feldspar‑illite‑chlorite type which can remove the excess of REE from the body. When selecting these, the animals tend to find sodium‑enriched varieties if possible.

24. Khodan A., Kanaev A., Esaulkov M., Kiselev M., Nadtochenko V. Effects of Surface Chemical Modification by Ethoxysilanes on the Evolution of 3D Structure and Composition of Porous Monoliths Consisting of Alumina Hydroxide Nanofibrils in the Temperature Range 25–1700 °C // Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 1-14.

Abstract: Bulk nanomaterials with an open porosity offer exciting prospects for creating new functional materials for various applications in photonics, IR‐THz optics, metamaterials, heterogeneous photocatalysis, monitoring and cleaning toxic impurities in the environment. However, their availability is limited by the complexity of controlling the process of synthesis of bulk 3D nanostructures with desired physicochemical and functional properties. In this paper, we performed a detailed analysis of influence of a silica monolayer chemically deposited on the surface of a monolithic ultraporous nanostructure, consisting of a 3D nanofibril network of aluminum oxyhydroxide, on the evolution of structure and morphology, chemical composition and phase transformations after heat treatment in the temperature range of 201700 °C. The experimental results are interpreted in the framework of a physical model taking into account surface and volume mass transport and sintering kinetics of nanofibrils, which made it possible to estimate activation energies of the surface diffusion and sintering processes. It is shown that the presence of a surface silica monolayer on the surface affects the kinetics of aluminum oxyhydroxide dehydration and inhibits diffusion mass transfer and structural phase transformations. As a result, the overall evolution of the 3D nanostructure significantly differs from that of nanomaterials without surface chemical modification.

25. Borisenko E., Redkin B., Simonov S., Kolesnikov N. Slip and twinning during deformation of CdWO4 single crystals // Journal of Crystal Growth. 2022. V. 599. P. 1-6.

Abstract: Cadmium tungstate, CdWO4, is widely used as a material for scintillating detectors in medicine, prevailingly, in computer tomography, as well as in high energy physics. Many studies consider luminescent properties of these crystals. However, there are few publications concerning structural defects, which can influence practically important properties of cadmium tungstate. In this work strain induced twinning and dislocation slip of CdWO4 single crystals are investigated.

26. Razgonova M.P., Bazhenova B.A., Zabalueva Yu.Yu., Burkhanova A.G., Zakharenko A.M., Kupriyanov A.N., Sabitov A.S., Ercisli S., Golokhvast K.S. Rosa davurica Pall., Rosa rugosa Thumb., and Rosa acicularis Lindl. Originating from Far Eastern Russia: Screening of 146 Chemical Constituents in Three Species of the Genus Rosa // Applied sciences. 2022. V. 12. № 9401.

Abstract: Rosa rugosa Thumb., Rosa davurica Pall., and Rosa acicularis Lindl. contain a large number of target analytes which are bioactive compounds. High performance liquid chromatography (HPLC), in combination with the ion trap (tandem mass spectrometry), was used to identify target analytes in MeOH extracts of R. rugosa, R. davurica, and R. acicularis, originating from the Russian Far East, Trans-Baikal Region, and Western Siberia. The results of initial studies revealed the presence of 146 compounds, of which 115 were identified for the first time in the genus Rosa (family Rosaceae). The newly identified metabolites belonged to 18 classes, including 14 phenolic acids and their conjugates, 18 flavones, 7 flavonols, 2 flavan-3-ols, 2 flavanones, 3 stilbenes, 2 coumarins, 2 lignans, 9 anthocyanins, 3 tannins, 8 terpenoids, 3 sceletium alkaloids, 4 fatty acids, 2 sterols, 2 carotenoids, 3 oxylipins, 3 amino acids, 5 carboxylic acids, etc. The proven richness of the bioactive components of targeted extracts of R. rugosa, R. davurica, and R. acicularis invites extensive biotechnological and pharmaceutical research, which can make a significant contribution both in the field of functional and enriched nutrition, and in the field of cosmetology and pharmacy.

27. Razgonova M.P., Zinchenko Y.N., Kozak D.K., Kuznetsova V.A., Zakharenko A.M., Ercisli S., Golokhvast K.S. Autofluorescence-Based Investigation of Spatial Distribution of Phenolic Compounds in Soybeans Using Confocal Laser Microscopy and a High-Resolution Mass Spectrometric Approach // Molecules. 2022. V. 27. № 8228.

Abstract: In this research, we present a detailed comparative analysis of the bioactive substances of soybean varieties k-11538 (Russia), k-11559 (Russia), k-569 (China), k-5367 (China), k-5373 (China), k-5586 (Sweden), and Primorskaya-86 (Russia) using an LSM 800 confocal laser microscope and an amaZon ion trap SL mass spectrometer. Laser microscopy made it possible to clarify in detail the spatial arrangement of the polyphenolic content of soybeans. Our results revealed that the phenolics of soybean are spatially located mainly in the seed coat and the outer layer of the cotyledon. High-performance liquid chromatography (HPLC) was used in combination with an amaZon SL BRUKER DALTONIKS ion trap (tandem mass spectrometry) to identify target analytes in soybean extracts. The results of initial studies revealed the presence of 63 compounds, and 45 of the target analytes were identified as polyphenolic compounds.

28. Arno Janse van Vuuren, Mutali A., Ibrayeva A., Sohatsky A., Skuratov V., Akilbekov A., Dauletbekova A., Zdorovets M. High-Energy Heavy Ion Tracks in Nanocrystalline Silicon Nitride // Crystals. 2022. V. 12. 1410.

Abstract: At present, silicon nitride is the only nitride ceramic in which latent ion tracks resulting from swift heavy ion irradiation have been observed. Data related to the effects of SHIs on the nanocrystalline form of Si3N4 are sparse. The size of grains is known to play a role in the formation of latent ion tracks and other defects that result from SHI irradiation. In this investigation, the effects of irradiation with high‐energy heavy ions on nanocrystalline silicon nitride is studied, using transmission electron microscopy techniques. The results suggest that threshold electronic stopping power, Set, lies within the range 12.3 ± 0.8 keV/nm to 15.2 ± 1.0 keV/nm, based on measurements of track radii. We compared the results to findings for polycrystalline Si3N4 irradiated under similar conditions. Our findings suggest that the radiation stability of silicon nitride is independent of grain size.

29. Goreninskii S., Yuriev Y., Runts A., Prosetskaya E., Sviridova E., Plotnikov E., Stankevich K., Bolbasov E. Pulsed Vacuum Arc Deposition of Nitrogen-Doped Diamond-like Coatings for Long-Term Hydrophilicity of Electrospun Poly(ε-caprolactone) Scaffolds // Membranes. 2022. V.12. 1080.

Abstract: The surface hydrophobicity of poly("-caprolactone) electrospun scaffolds prevents their interactions with cells and tissue integration. Although plasma treatment of scaffolds enhances their hydrophilicity, this effect is temporary, and the hydrophobicity of the scaffolds is restored in about 30 days. In this communication, we report a method for hydrophilization of poly("-caprolactone) electrospun scaffolds for more than 6 months. To that end, diamond-like coating was deposited on the surface of the scaffolds in a nitrogen atmosphere using pulsed vacuum arc deposition with sputtering of graphite target. This approach allows for a single-side hydrophilization of the scaffold (water contact angle of 22 _ 3_ vs. 126 _ 2_ for pristine PCL scaffold) and preserves its structure. With increased nitrogen pressure in the chamber, sp3-hybridized carbon content decreased twice (sp2/sp3 ratio decreased from 1.06 to 0.52), which demonstrates the possibility of tailoring the content of carbon in sp2 and sp3 hybridization state. Nitrogen content in the deposited coatings was found at 16.1 _ 0.9 at.%. In vitro tests with fibroblast cell culture did not reveal any cytotoxic compounds in sample extracts.

30. Golovin Yu.I., Tyurin A.I., Gusev A.A., S.M. Matveev , Golovin D.Yu., Vasyukova I.A. Distribution of mechanical properties in annual growth rings of deciduous trees measured using scanning nanoindentation // Technical Physics Letters. 2022. V. 48. № 2. P. 73-77.

Abstract: The paper presents the results of mechanical properties scanning by means of nanoindentation across the annual growth rings of deciduous trees wood, small-leaved lime (Tilia cordata) and common oak (Quercus robur) in particular. Significant variations in microhardness H and Young’s modulus E radial dependencies have been found for any of the studied species. Results can be useful 1) to amend the understanding the nature of macromechanical properties of various wood species and to reveal the details of their formation depending upon microstructural characteristics, 2) to optimize the technologies of growing, reinforcement and subsequent usage of the wood, 3) to develop new independent methods in dendrochronology and dendroclimatology.

31. Pikula K., Johari S.A., Golokhvast K. Colloidal Behavior and Biodegradation of Engineered Carbon-Based Nanomaterials in Aquatic Environment // Nanomaterials. 2022. V. 12. 4149.

Abstract: Carbon-based nanomaterials (CNMs) have attracted a growing interest over the last decades. They have become a material commonly used in industry, consumer products, water purification, and medicine. Despite this, the safety and toxic properties of different types of CNMs are still debatable. Multiple studies in recent years highlight the toxicity of CNMs in relation to aquatic organisms, including bacteria, microalgae, bivalves, sea urchins, and other species. However, the aspects that have significant influence on the toxic properties of CNMs in the aquatic environment are often not considered in research works and require further study. In this work, we summarized the current knowledge of colloidal behavior, transformation, and biodegradation of different types of CNMs, including graphene and graphene-related materials, carbon nanotubes, fullerenes, and carbon quantum dots. The other part of this work represents an overview of the known mechanisms of CNMs’ biodegradation and discusses current research works relating to the biodegradation of CNMs in aquatic species. The knowledge about the biodegradation of nanomaterials will facilitate the development of the principals of “biodegradable-by-design” nanoparticles which have promising application in medicine as nano-carriers and represent lower toxicity and risks for living species and the environment.

32. Berezner A.D., Fedorov V.A. Non-Isothermal Dynamic Mechanical Analysis of Ribbon Metallic Glasses and Its Thermodynamic Description // Materials. 2022. V. 15. 8659.

Abstract: In this work, derivation of the main thermodynamic relationships is realized together with the applied calculation of some parameters, providing the systematized description of non-linear thermo-mechanical deformation at dynamic mechanical analysis (DMA). Obtained equations and values agree well with experiments on different ribbon metallic glasses. We generalize the main initial conditions (i.e., experimental and numerical parameters) by that the proposed model can be used for the investigation of DMA in different materials. The further opportunities of the found approach are also discussed in frames of phase transitions in metallic glass.

33. Kovalev S.V., Kovaleva O.A. DESIGN OF A ROLL-TYPE ELECTROCHEMICAL MEMBRANE APPARATUS WITH INCREASED MEMBRANES AREA AND COOLING SURFACE FOR INDUSTRIAL SOLUTIONS SEPARATION // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. V. 58. № 7. P. 31-34.

Abstract: The article proposes a design of a roll-type electrochemical membrane apparatus for the effective separation of solutions of chemical and machine-building industries. This design provides an increase in the total area of the membranes and the cooling surface in the apparatus design unit (compared to analogues). The article proposes a method for calculating a roll-type electrochemical membrane apparatus, which allows determining its design parameters (total cooling surface, separation area, and areas of nearcathode, near-anode membranes).

34. Dmitrievskiy A.A., Zhigacheva D.G., Efremova N.Yu., Ovchinnikov P.N., Vasyukov V.M. Determination of the ATZ ceramics with different SiO2 contents tensile strength by the brazilian test“ method // Physics of the Solid State. 2022. V. 64. № 8. P. 1021-1024.

Abstract: The possibility of using the ”Brazilian test“ method to determination the tensile strength σt of composite zirconia ceramics small-size samples were demonstrated and the reliability of the obtained σt values were confirmed. It was found that the dependence of the tensile strength of alumina toughened zirconia (stabilized by calcium oxide) with silica addition (CaO−ATZ+SiO2 ceramics) on SiO2 concentration in them has a maximum (σt = 450MPa, at CSiO2 = 5mol.%). The observed toughened is explained by an increase in the transformability of the tetragonal t-ZrO2 phase and, accordingly, by an enhanced role of transformation toughening when SiO2 is adding into the ATZ ceramics.

Публикации 2021 год

1. Rodaev V.V., Razlivalova S.S., Performance and durability of the zr-doped cao sorbent under cyclic carbonation–decarbonation at different operating parameters // Energies. V. 14. 4822

Abstract: The effect of cyclic carbonation–decarbonation operating parameters on Zr-doped CaO sorbent CO2 uptake capacity evolution is examined. It is revealed that the capacity steady state value increases with the decrease in the carbonation temperature, CO2 concentration in the gas flow upon carbonation and with the increase in the heating rate from the carbonation to the decarbonation stages. The rise in decarbonation temperature leads to a dramatic decrease in the sorbent performance. It is found that if carbonation occurs at 630 _C in the gas flow containing 15 vol.% CO2 and decarbonation is carried out at 742 _C, the sorbent shows the highest values of the initial and steady state CO2 uptake capacity, namely, 10.7 mmol/g and 9.4 mmol/g, respectively.

2. Rodaev V.V., Zhigachev A.O., Tyurin A.I., Razlivalova S.S., Korenkov V.V., Golovin Y.I., An Engineering Zirconia Ceramic Made of Baddeleyite // Materials. 2021. V. 14. 4676

Abstract: Wet high-energy milling and uniaxial pressing are used to fabricate CaO-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline ceramic (Ca-TZP) with decent mechanical characteristics, i.e., a hardness of 11.5 GPa, Young’s modulus of 230 GPa, and fracture toughness of 13 MPa_m0.5. The effect of CaO concentration and the sintering temperature on phase composition and mechanical characteristics of CaO-stabilized zirconia ceramic made of baddeleyite is investigated.

3. Golovin Y.I., Golovin D.Y., Vlasova K.Y., Veselov M.M., Usvaliev A.D., Kabanov A.V., Klyachko N.L., Non-Heating Alternating Magnetic Field Nanomechanical Stimulation of Biomolecule Structures via Magnetic Nanoparticles as the Basis for Future Low-Toxic Biomedical Applications // 2021. V. 11. 2225

Abstract: The review discusses the theoretical, experimental and toxicological aspects of the prospective biomedical application of functionalized magnetic nanoparticles (MNPs) activated by a low frequency non-heating alternating magnetic field (AMF). In this approach, known as nano-magnetomechanical activation (NMMA), the MNPs are used as mediators that localize and apply force to such target biomolecular structures as enzyme molecules, transport vesicles, cell organelles, etc., without significant heating. It is shown that NMMA can become a biophysical platform for a family of therapy methods including the addressed delivery and controlled release of therapeutic agents from transport nanomodules, as well as selective molecular nanoscale localized drugless nanomechanical impacts. It is characterized by low system biochemical and electromagnetic toxicity. A technique of 3D scanning of the NMMA region with the size of several mm to several cm over object internals has been described.

4. Shurygin B., Chivkunova O., Solovchenko O., Solovchenko A., Dorokhov A., Smirnov I., Astashev M.E., Khort D., Comparison of the Non-Invasive Monitoring of Fresh-Cut Lettuce Condition with Imaging Reflectance Hyperspectrometer and Imaging PAM-Fluorimeter // Photonics. 2021. V. 8. 425

Abstract: We compared two approaches to non-invasive proximal sensing of the early changes in fresh-cut lettuce leaf quality: hyperspectral imaging and imaging of variable chlorophyll fluorescence contained in the leaves. The estimations made by the imaging techniques were confronted with the quality assessments made by traditional biochemical assays (i.e., relative water content and foliar pigment (chlorophyll and carotenoid) composition. The hyperspectral imaging-based approach provided the highest sensitivity to the decline of fresh-cut lettuce leaf quality taking place within 24 h from cutting. Using of the imaging pulse-amplitude modulated PAM chlorophyll fluorometer was complicated by (i) weak correlation of the spatial distribution pattern of the Qy parameter with the actual physiological condition of the plant object and (ii) its high degree of heterogeneity. Accordingly, the imaging PAM-based approach was sensitive only to the manifestations of leaf quality degradation at advanced stages of the process. Sealing the leaves in polyethylene bags slowed down the leaf quality degradation at the initial stages (<three days) but promoted its rate at more advanced stages, likely due to build-up of ethylene in the bags. An approach was developed to the processing of hyperspectral data for non-invasive monitoring of the lettuce leaves with a potential for implementation in greenhouses and packing lines.

5. Vasyukova I.A., Gusev A.A., Zakharova O.V., Baranchikov P.A., Yevtushenko N.V., Silver nanoparticles for enhancing the efficiency of micropropagation of gray poplar (Populus × canescens Aiton. Sm.) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. P. 1-14.

Abstract. The main purpose of the work was to determine the prospects for the use of silver nanoparticles in woody plants tissue culture and to identify possible limitations. The paper presents the results of experiments on the use of silver nanoparticles (AgNPs) to increase  the efficiency of in vitro tissue culture of woody plant cultures using the example of gray poplar (Populus . canescens Aiton. Sm.) at various stages of microclonal reproduction. It has been shown that sequential treatment with 7.5 g/L NaOCl for 30 min and 0.3 g/L AgNPs for 5 min allows obtaining 100% phytopathogen-free explants, increasing their viability. Modification of the nutrient medium with AgNPs at concentrations of 1.5…3 μg/L during multiplication and rooting reduces the phytopathogen infestation, and also stimulates the formation of the root system and accelerates the growth of the vegetative part of the shoots. In addition, the combination of photosynthetic and enzymatic activity suggests a rather high potential for stress resistance of experimental microclones in comparison with control ones.

6. Zakharova O.V., Vasyukova I.A., Muratov D.S., Korenkov V.V., Baranchikov P.A., Gusev A.A., Concentration-dependent stimulating and toxic effects of ZrS3 and TiS3 nanoribbons on forest woody plants in tissue culture in vitro // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. P. 1-12.

Abstract. Nanotechnology has a great potential for application in applied biotechnology. Here we demonstrate the effectiveness of synthesized by direct reaction ZrS3 and TiS3 nanoribbons as sterilizing agents, growth stimulators and activators of rhizogenesis of micro-sprouts of tree crops during clonal micropropagation. At the initiation stage at 6 and 15 μg/L ZrS3 and 3, 6 and 15 μg/L TiS3, complete sterility of shoots of brittle willow, red oak and Scots pine was noted. The maximum survival rate and seedling height at this stage was in the groups of 1.5 μg/L ZrS3 and 3 μg/L TiS3. An increase in the concentration of nanomaterials to 15 μg/L significantly reduced the viability of plants. At the proliferation stage the concentration of nanomaterials 1.5 and 3 μg/L increased the survival rate of regenerants, and at 3 μg/L with the phytohormones (benzylaminopurine, indoleacetic acid, gibberelic acid) the number of additional shoots increased. At the rooting stage ZrS3 and TiS3 at doses of 1.5 and 3 μg/L with auxin activated rhizogenesis, significantly increasing the number of seedlings with roots in comparison with the variants where only auxin were used. This effects can be associated both with the direct action of nanoribbons and with the release of hydrogen sulfide as a result of aqueous hydrolysis of nanoribbons, since H2S plays an important role in the regulation of plant physiological processes.

7. Rodaev V.V., Tyurin A.I., Razlivalova S.S., Korenkov V.V., Golovin Y.I., Effect of Zirconia Nanofibers Structure Evolution on the Hardness and Young’s Modulus of Their Mats // Polymers/ 2021. V. 13. 3932

Abstract: Zirconia nanofiber mats containing filaments with the average diameter of less than 100 nm were fabricated. It is found that the hardness and Young’s modulus of the mats are sensitive to the microstructure, phase composition and average diameter of the zirconia nanofibers. The hardness and Young’s modulus of the prepared zirconia nanofiber mats vary from 0.86 to 1.67 MPa and from 133 to 362 MPa, respectively, wherein an increase in hardness is accompanied by the rise in Young’s modulus.

8. Tyubaeva P.M., Varyan I.A., Lobanov A.V., Olkhov A.A., Popov A.A., Effect of the Hemin Molecular Complexes on the Structure and Properties of the Composite Electrospun Materials Based on Poly(3-Hydroxybutyrate) // Polymers. 2021. V. 13. 4024

Abstract: The creation of innovative fibrous materials based on biodegradable semicrystalline polymers and modifying additives is an urgent scientific problem. In particular, the development of biomedical materials based on molecular complexes and biopolymers with controlled properties is of great interest. The paper suggests an approach to modifying the structure and properties of the composite materials based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) obtained by the electrospinning method using molecular complexes of hemin. The introduction of 1–5 wt. % of hemin has a significant effect on the supramolecular structure, morphology and properties of PHB-based fibers. Changes in the supramolecular structure intensified with the increasing hemin concentration. On the one hand, a decrease in the fraction of the crystalline phase by 8–10% was observed. At the same time, there is a decrease in the density of the amorphous phase by 15–70%. Moreover, the addition of hemin leads to an improvement in the strength characteristics of the material: the elongation at break increased by 1.5 times, and in the tensile strength, it increased by 3 times. The antimicrobial activity of the hemin-containing composite materials against Escherichia coli and Staphylococcus aureus was confirmed. The obtained materials are proposed to be used in the creation of composite systems for regenerative medicine.

9. Tsygankova L.E., Uryadnikov A.A., Dorokhov A.V., Knyazeva L.G., N.V. Shel N.V., Rodionova L.D., Protection of steel with a superhydrophobic coating against atmospheric corrosion in conditions of livestock buildings // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2021. V. 10. 4. 1638-1645

Abstract: Superhydrophobic coatings were obtained by texturing the steel surface with a nanosecond IR laser followed by treatment with ultraviolet radiation in the presence of ozone plasma. Further, hydrophobization was carried out using the methoxy{3-[(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctyl)oxy]propyl}silane hydrophobizing agent. The contact angle on the obtained samples was 172.6±1.2°. Corrosion tests of St3 steel samples without and with a superhydrophobic coating were carried out in an atmosphere with 100% humidity and the presence of corrosion stimulants CO2, H2S and NH3 in pairs and simultaneously all three in the maximum permissible concentrations for livestock buildings. After 100 days of exposure of the samples in the atmospheres under study the contact angle decreased to 167–162°. Such a slight decrease in the contact angle indicates the high protective properties of the superhydrophobic coating. There were no corrosion losses in samples with a superhydrophobic coating; on the contrary, an insignificant weight gain was observed. Under conditions of 100% humidity, a moisture film forms on the surface of the samples, in which gases present in the atmosphere dissolve and hydrolyze. In this case, solutions of H2S, H2CO3, NH4OH are formed. The presence of these substances on the surface contributes to the formation of insoluble corrosion products in the pores of the coating, which leads to an insignificant weight gain of the samples. At the same time, steel samples without a protective coating underwent intense corrosion.

10. Zhigachev A.O., Rodaev V.V., Zhigacheva D.V., Lyskov N.V, Shchukina M.A., Doping of scandia-stabilized zirconia electrolytes for intermediate-temperature solid oxide fuel cell: A review // Ceramics International. 2021. V. 47. 32490-32504

Abstract: The shortcomings of high-temperature solid oxide fuel cells necessitate research on SOFCs designs that are capable of operation at intermediate temperatures (600–800 ◦C), the so-called intermediate-temperature SOFCs. One of the limitations for the efficient operation of these fuel cells lies in insufficient ionic conductivity of the electrolyte material. This review briefly covers the types of ceramic electrolytes used in intermediate-temperature SOFCs and focuses on scandia-stabilized zirconia (ScSZ) electrolytes. It explores possibilities of control of phase stability and ionic conductivity of ScSZ by co-doping by various oxides, such as ceria, bismuth oxide, yttria, ytterbia, and several other co-dopants. It also covers a range of novel techniques applied to preparation of ScSZ electrolytes, which can be used to influence microstructure and phase composition of the electrolytes. The recommendations on the optimal ScSZ co-doping scheme are developed in the course of the present work.

11. Dmitrievskiy A.A., Zhigacheva D.G., Vasyukov V.M., Ovchinnikov P.N., Low-temperature degradation resistance and plastic deformation of ATZ ceramics stabilized by CaO // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2103. 012075

Abstract. In this work, the phase composition (relative fractions of monoclinic m-ZrO2, tetragonal t-ZrO2, and cubic c-ZrO2 phases) and mechanical properties (hardness, fracture toughness, compressive strength) of alumina toughened zirconia (ATZ) ceramics, with an addition of silica were investigated. Calcium oxide was used as a stabilizer for the zirconia tetragonal phase. It was shown that CaO-ATZ+SiO2 ceramics demonstrate increased resistance to low-temperature degradation. The plasticity signs at room temperature were found due to the SiO2 addition to CaO-ATZ ceramics. A yield plateau appears in the uniaxial compression diagram at 5 mol. % SiO2 concentration. It is hypothesized that discovered plasticity is due to the increased t→m transformability.

12. Шибков А.А., Кочегаров С.С., Компьютерное и физико-химическое моделирование эволюции фрактального коррозионного фронта // Компьютерные исследования и моделирование. 2021. Т. 13. № 1. 105-124

Аннотация: Коррозионные повреждения металлов и сплавов — одна из основных проблем прочности и долговечности металлических конструкций и изделий, эксплуатируемых в условиях контакта с химически агрессивными средами. В последнее время возрастает интерес к компьютерному моделированию эволюции коррозионных повреждений, особенно питтинговой коррозии, для более глубокого понимания коррозионного процесса, его влияния на морфологию, физико-химические свойства поверхности и механическую прочность и долговечность материала. Это обусловлено в основном сложностью аналитических и высокой стоимостью экспериментальных in situ исследований реальных коррозионных процессов. Вместе с тем вычислительные мощности современных компьютеров позволяют с высокой точностью рассчитывать коррозию лишь на относительно небольших участках поверхности. Поэтому разработка новых математических моделей, позволяющих рассчитывать большие области для прогнозирования эволюции коррозионных повреждений металлов, является в настоящее время актуальной проблемой. В настоящей работе с помощью разработанной компьютерной модели на основе клеточного автомата исследовали эволюцию коррозионного фронта при взаимодействии поверхности поликристаллического металла с жидкой агрессивной средой. Зеренная структура металла задавалась с помощью многоугольников Вороного, используемых для моделирования поликристаллических сплавов. Коррозионное разрушение осуществлялось при помощи задания вероятностной функции перехода между ячейками клеточного автомата. Принималось во внимание, что коррозионная прочность зерен неодинакова вследствие кристаллографической анизотропии. Показано, что это приводит к формированию шероховатой фазовой границы в ходе коррозионного процесса. Снижение концентрации активных частиц в растворе агрессивной среды в ходе протекающей химической реакции приводит к затуханию коррозии за конечное число итераций расчета. Установлено, что конечная фазовая граница имеет фрактальную структуру с размерностью 1.323 ± 0.002, близкой к размерности фронта градиентной перколяции, что хорошо согласуется с фрактальной размерностью фронта травления поликристаллического алюминий-магниевого сплава АМг6 концентрированным раствором соляной кислоты. Показано, что коррозия поликристаллического металла в жидкой агрессивной среде представляет новый пример топохимического процесса, кинетика которого описывается теорией Колмогорова–Джонсона–Мейла–Аврами.

13. Горнакова А.С., Страумал Б.Б., Головин Ю.И., Афоникова Н.С., Пирожкова Т.С., Тюрин А.И., Фазовые превращения и механические свойства двухкомпонентных титановых сплавов после термообработки в двухфазной области (а + интерметаллид) и кручения под высоким давлением // Поверхность. Рентгеновские, сихротронные и нейтронные исследования. 2021. № 11. 45-50

Аннотация: Были измерены нанотвердость (H) и модуль Юнга (E) для трех сплавов: Ti–2.5 мас. % Ni, Ti–2 мас. % Cr и Ti–2.2 мас. % Fe, предварительно отожженных в двухфазной области фазовой диаграммы (αTi + интерметаллид) и подвергнутых затем кручению под высоким давлением. Титановый сплав с добавлением никеля показал самые высокие значения H и E, они изменяются равномерно от центра к краю образца, и сплав после кручения под высоким давлением содержит две фазы: α и ω. Нанотвердость сплава Ti–2.5 мас. % Ni вдоль радиуса образца по поверхности меняется незначительно – от минимального 4.8 до максимального значения 5.2 ГПа, как и модуль Юнга (от 121 до 155 ГПа). Максимумы значений H и E приходятся на середину радиуса образца. Сплав Ti–2.2 мас. % Fe ведет себя по-другому: наличие в нем четырех фаз – α, β, ω и TiFe – приводит к сильному разбросу измеряемых значений H и E: от 4.4 до 2.0 ГПа и от 131 до 12 ГПа соответственно. Обработка диаграмм P–h позволила связать нанотвердость материала с его ползучестью.

Публикации 2020 год

1. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Zheltov Mikhail Aleksandrovich, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Denisov Andrei Aleksandrovich. Lebyodkin Mikhail Aleksandrovich, Dynamics of deformation band formation investigated by high-speed techniques during creep in an AlMg alloy // Materials Science & Engineering A. 2020. V. 772. 1-8

Аннотация: Dynamics of the deformation band formation during creep in an Al–Mg alloy was investigated by simultaneous high-speed video recording of deformation bands with an extremely high time resolution of 40 μs and measurement of the concomitant acoustic emission. The results are consistent with the mechanism where the trigger of a strain step on the creep curve is the nucleation and rapid widening of a primary deformation band, generating an acoustic emission signal within 1 ms. Correlations between various stages of the deformation band formation, acoustic emission, and stress response are explored in detail. Notably, the stress drop rate and the amplitude of the acoustic emission signal are found to be linearly related. The mechanism of the acoustic emission associated with the initial rapid stage of the band development is discussed.

2. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Lebyodkin Mikhail Aleksandrovich, Lebedkina Tatiyana Aleksandrovna, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Denisov Andrei Aleksandrovich, Millisecond dynamics of deformation bands during discontinuous creep in an AlMg polycrystal // Physical Review E. 2020. V. 102. 043003-043017

Аннотация: Formation of bands of macroscopic strain localization during staircase creep in an AlMg polycrystal is studied by the acoustic emission (AE) technique and high-speed video recording with an image acquisition rate up to 50 000 frames per second. The simultaneous measurements by two methods allow us to distinguish different types of embryo deformation bands and concomitant AE signals, and to establish correlations between the band evolution and the acoustic response. It is found that the fastest stages of band formation, associated with its emergence to the surface and subsequent accelerated expansion, generate complex AE bursts in the frequency band ∼0.05–1 MHz. The correlations hidden in the complex structure of an individual acoustic burst are investigated by methods of statistical and fractal analysis. On the other hand, relationships between average parameters of various physical responses to discontinuous creep are assessed. Particularly, a close correspondence is found between the envelope of the acoustic burst and the rate of stress change during formation of a single deformation band. Evolution of dynamical behavior of embryo bands with increasing creep stress is discussed. Notably, a qualitative change in the AE waveform observed on approaching the ultimate stress is considered from the viewpoint of anticipation of the oncoming fracture.

3. Gitelson Anatoly, Solovchenko Alexei, Viña And, Foliar absorption coefficient derived from reflectance spectra: a gauge of the efficiency of in situ light-capture by different pigment groups // Journal of Plant Physiology. 2020. V. 254. 1-7

Аннотация: The absorption of Photosynthetically Active Radiation (PAR) by different foliar pigments defines the amount of energy available for photosynthesis and also the need for photoprotection. Both characteristics reveal essential information about productivity, development, and stress acclimation of plants. Here we present an approach for the estimation of the efficiency by three foliar pigment groups (chlorophylls, carotenoids, and anthocyanins) at capturing light, via the absorption coefficient derived from leaf reflectance spectra. The absorption coefficient (and hence light capture efficiency) of the pigment is quantitatively related to the ratio of light absorbed by each pigment group over the total amount of light absorbed by the leaf. The proposed approach allows discerning the contribution of pigment groups to the overall light absorption, despite the strong interference by other pigments with overlapping absorption spectra. For photosynthetic pigments, like chlorophylls, this is indicative of the energy captured for photosynthesis and hence of potential plant productivity. For photoprotective pigments, like anthocyanins or secondary carotenoids, it gives information about the spectral ranges where their optical screening works best and their screening capacity. In addition, the approach allows the selection of optimal spectral bands where different pigments operate. Such information improves our understanding of the phenological, physiological and photosynthetic dynamics of plants over space and through time, useful for developing better monitoring and management strategies.

4. Kokabi Kamilya , Gorelova Olga, Zorin Boris, Didi-Cohen Shoshana, Itkin Maxim, Malitsky Sergey, Solovchenko Alexei, Boussiba Sammy, Khozin-Goldberg Inna, Lipidome Remodeling and Autophagic Respose in the Arachidonic-Acid-Rich Microalga Lobosphaera incisa Under Nitrogen and Phosphorous Deprivation // Frontiers in Plant Science. 2020. V. 27. 1-27

Аннотация: The green microalga Lobosphaera incisa accumulates triacylglycerols (TAGs) with exceptionally high levels of long-chain polyunsaturated fatty acid (LC-PUFA) arachidonic acid (ARA) under nitrogen (N) deprivation. Phosphorous (P) deprivation induces milder changes in fatty acid composition, cell ultrastructure, and growth performance. We hypothesized that the resource-demanding biosynthesis and sequestration of ARA-rich TAG in lipid droplets (LDs) are associated with the enhancement of catabolic processes, including membrane lipid turnover and autophagic activity. Although this work focuses mainly on N deprivation, a comparative analysis of N and P deprivation responses is included. The results of lipidomic profiling showed a differential impact of N and P deprivation on the reorganization of glycerolipids. The formation of TAG under N deprivation was associated with the enhanced breakdown of chloroplast glycerolipids and the formation of lyso-lipids. N-deprived cells displayed a profound reorganization of cell ultrastructure, including internalization of cellular material into autophagic vacuoles, concomitant with the formation of LDs, while P-deprived cells showed better cellular ultrastructural integrity. The expression of the hallmark autophagy protein ATG8 and the major lipid droplet protein (MLDP) genes were coordinately upregulated, but to different extents under either N or P deprivation. The expression of the Δ5-desaturase gene, involved in the final step of ARA biosynthesis, was coordinated with ATG8 and MLDP, exclusively under N deprivation. Concanamycin A, the inhibitor of vacuolar proteolysis and autophagic flux, suppressed growth and enhanced levels of ATG8 and TAG in N-replete cells. The proportions of ARA in TAG decreased with a concomitant increase in oleic acid under both N-replete and N-deprived conditions. The photosynthetic apparatus’s recovery from N deprivation was impaired in the presence of the inhibitor, along with the delayed LD degradation. The GFP-ATG8 processing assay showed the release of free GFP in N-replete and N-deprived cells, supporting the existence of autophagic flux. This study provides the first insight into the homeostatic role of autophagy in L. incisa and points to a possible metabolic link between autophagy and ARA-rich TAG biosynthesis.

5. Vasilieva Svetlana, Lobakova Elena, Grigoriev Timofey, Selyakh Irina, Semenova Larisa, Chivkunova Olga, Gotovtsev Pavel, Antipova Christina , Zagoskin Yuri, Scherbakov Pavel, Lukyanov Alexander, Lukanina Ksenia, Solovchenko Alexei, Bio-inspired materials for nutrient biocapture: Microalgal cells immobilized on chitosan-based carriers // Journal of water process engineering. 2020. V. 20. 101774-101785

Аннотация: The successful application of the cross-linked chitosan-based polymers for microalgae immobilization and biocapture of nutrients is reported for the first time. Highly porous, hydrophilic polymers were obtained by cross-linking of 250 kDa or 600 kDa chitosan with glutaraldehyde. Both cross-linked chitosan polymers were characterized by high microalgae immobilization efficiency and supported the prolonged cultivation of immobilized Lobosphaera sp. IPPAS 2047 cells without impairing their growth and photosynthetic activity. The 600 kDA chitosan-based polymers demonstrated higher mechanical and biological stability during 7 d incubation than those based on the 250 kDa chitosan. The nutrient removal capacity of the chitosan-immobilized Lobosphaera cells was significantly higher as compared to that of the suspended cells. The specific removal rates of inorganic phosphate and nitrate by the suspended microalgae cells cultivated without cross-linked chitosan polymers comprised 0.36 and 0.50 mg mg−1 Chl d−1, while the chitosan-immobilized Lobosphaera cells consumed phosphate and nitrate at rates 6.01 and 0.65 mg mg−1 Chl d−1, respectively. Collectively, the cross-linked chitosan-based polymers were shown to be environment-friendly materials providing the enhancement of nutrients bioremoval from wastewater by immobilized microalgae cells. The nutrient-enriched microalgae biomass immobilized on the biodegradable and non-toxic chitosan carriers can be applied as slow-releasing biofertilizer.

6. Golovin Dmitry Yurievich, Divin Alexander  Geotgievich, Samodurov Alexander Alekseevich, Tyurin Alexander Ivanovich, Golovin Yuri Ivanovich, A New Rapid Method of Determining the Thermal Diffusivity of Materials and Finished Articles // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2020. V. 1. 234-240

Аннотация: A new nonstationary nondestructive rapid method of determining the thermal diffusivity of materials and finished articles has been suggested and tested experimentally without cutting out samples from them and preparation of the latter. The method is based on using an infrared imager to video record the infrared radiation of the surface originating as a result of its local stepwise heating by, say, a focused laser beam. Subsequent computer processing of the patterns of the nonstationary thermal field by the developed models and algorithms makes it possible to determine the thermal diffusivity of a material or an article in the case of one-sided access to them.

7. Tyurin Alexander Ivanovich, Rodaev Vyacheslav Valerievich, Razlivalova Svetlana Sergeevna, Korenkov Viktor Vasilievich, Zhigachev Andrey Olegovich, Vasyukov Vladimir Mikhailovich, Golovin Yuri Ivanovich, Morphology and mechanical properties of 3Y-TZP nanofiber mats // Nanomaterials. 2020. 10 (11). 1-10

Аннотация: The mats of yttria-stabilized tetragonal zirconia nanofibers were prepared using electrospinning. The effect of calcination temperature in the range of 600–1200◦ C on their microstructure, phase composition and mechanical properties was investigated. Phase composition of the nanofibers did not change in all ranges of the calcination temperatures, while the average grain size increased from 8 to 39 nm. Nanoindentation testing of the mats showed a decrease in the hysteresis loop energy in samples with higher calcination temperature. Hardness and the elastic modulus measured with the indentation technique were the highest for the mats calcined at 900◦ C

8. Solovchenko Alexei, Gorelova Olga, Karpova Olga, Selyakh Irina, Semenova Larisa, Chivkunova Olga, Baulina Olga, Vinogradova Elizaveta, Pugacheva Tatiana, Scherbakov Pavel, Vasilieva Svetlana, Lukyanov Alexandr, Lobakova Elena, Phosphorus feast and famine in cyanobacteria: is luxury uptake of the nutrient just a consequence of acclimation to its shortage? // Cells. 2020. 9 (9). 1933-1954

Аннотация: To cope with fluctuating phosphorus (P) availability, cyanobacteria developed diverse acclimations, including luxury P uptake (LPU)—taking up P in excess of the current metabolic demand. LPU is underexplored, despite its importance for nutrient-driven rearrangements in aquatic ecosystems. We studied the LPU after the refeeding of P-deprived cyanobacterium Nostoc sp. PCC 7118 with inorganic phosphate (Pi), including the kinetics of Pi uptake, turnover of polyphosphate, cell ultrastructure, and gene expression. The P-deprived cells deployed acclimations to P shortage (reduction of photosynthetic apparatus and mobilization of cell P reserves). The P-starved cells capable of LPU exhibited a biphasic kinetic of the Pi uptake and polyphosphate formation. The first (fast) phase (1–2 h after Pi refeeding) occurred independently of light and temperature. It was accompanied by a transient accumulation of polyphosphate, still upregulated genes encoding high-affinity Pi transporters, and an ATP-dependent polyphosphate kinase. During the second (slow) phase, recovery from P starvation was accompanied by the downregulation of these genes. Our study revealed no specific acclimation to ample P conditions in Nostoc sp. PCC 7118. We conclude that the observed LPU phenomenon does not likely result from the activation of a mechanism specific for ample P conditions. On the contrary, it stems from slow disengagement of the low-P responses after the abrupt transition from low-P to ample P conditions.

9. Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Tanygina Elena Dmitrievna, Uryadnikova Marina Nikolaevna, Uryadnikov Aleksandr Alekseevich, Vigdorowitsch Mikhail Vladimirovich, Evaluation of the Toxicity of Diluted Aqueous Blends of a Series of Hydrocarbons // Polymer Science. Series D. 2020. 13 (1). 112-116

Аннотация: Integrated toxicity is evaluated for diluted aqueous blends of heptane, nonane, decane, and diesel fuel via the measurement of their chemical oxygen consumption (COC) and biochemical oxygen demand for biodegradability of substances by microorganisms (BOD5). The ability to purify the above blends from hydrocarbons via the adsorption on a clay mineral—glauconite—was estimated. The chemical oxygen consumption is shown to be a qualitative characteristic of the degree of sorption purification of an aqueous medium from organic pollutants.

10. Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Uryadnikov Aleksandr Alekseevich, Uryadnikova Marina Nikolaevna, Vigdorovich Vladimir Ilich, Vigdorowitsch Mikhail Vladimirovich, Shel Evgeniya Yurievna, Protection of carbon steel with superhydrophobic coating against corrosion in NaCl solution // Surf ace and Interface Analysis. 2020. 52. 855-858

Аннотация: Corrosion and kinetics of partial electrode reactions on carbon steel St3 with superhydrophobic coatings of three types were studied in 0.5 M NaCl and 50 g/L NaCl +400 mg/L H2S solutions. The investigations were carried out on electrodes made of carbon steel St3 with a chemical composition, wt. %: C – 0.20; Mn – 0.50; Si – 0.15; P – 0.04; S – 0.05; Cr – 0.30; Ni – 0.20; Cu – 0.20, and Fe – 98.36. To obtain the type I coating, the metal surface was textured by an IR laser radiation of nanosecond duration followed by chemisorption of fluorobutylsilane out of a solution in n-decane. To obtain a coating of type II, a nanoscale composite layer consisting of aggregates of aerosil nanoparticles was applied additionally to the outcome of type I method. To obtain a coating of type III, the metal surface after being textured by the infrared (IR) laser radiation of nanosecond duration was followed by chemisorption of fluoroxy silane. The influence of duration τ of the medium corrosive impact on protective effect of the superhydrophobic coating is considered. It was shown that upon reaching a steady state (after 72 h), the corrosion rate of steel with a superhydrophobic coating of I and II types in a 0.5 M NaCl solution is reduced by 23 ± 3 times compared with unprotected samples. Approximately the same picture is characteristic of electrodes with a coating of type III in a solution of 50 g/L NaCl +400 mg/L H2S.

11. Golovin Dmitry Yurievich, Tyurin Alexander Ivanovich, Samodurov Alexander Alekseevich, Golovin Yuri Ivanovich, Determination of Thermal Diffusivity by Nonstationary Spot Heating // Technical physics letters. 2020. 46. 34-37

Аннотация: A thermographic express method for determining the coefficient of thermal diffusivity (a) of platelike objects is presented. It may be regarded as a modification of, and the next step in, the evolution of the laser flash method. In contrast to laser flash analysis, the proposed method, which involves spot stage heating by a focused laser beam (~0.1 mm2 ) with simultaneous high-speed recording of the nonstationary temperature field by a thermal camera, does not require cutting out samples of a specific shape and access to two sides of the tested object. The developed algorithm for deriving the value of a from raw data makes it unnecessary to determine the absolute temperatures and the absorbed incident energy.

12. Дмитриевский Александр, Александрович, Жигачев Андрей Олегович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Родаев Вячеслав Валерьевич, Влияние диоксида кремния на стабильность фазового состава и механические свойства керамики на основе диоксида циркония, упрочненной оксидом алюминия // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 12. 2108-2117

Аннотация: Исследовано влияние концентрации примеси SiO-2- (в интервале от 0 до 10 mol.%) на стабильность тетрагональной фазы t-ZrO--2-- и комплекс механических характеристик (на микро- и макроуровне) ATZ-керамики на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом кальция (C--CaO--=6.5 mol.%), упрочненной оксидом алюминия (C--Al--2--O--3----=5.8 mol.%). Установлено, что введение примеси SiO--2-- (в концентрации C--SiO--2----=5 mol.%) приводит к почти двукратному увеличению вязкости разрушения (от K--C--=7.05 MPa m--1/2-- до K--C--=12.43 MPa·m--1/2--) при незначительном уменьшении твердости (от H=12.75 до 10.9 GPa), а также к повышению предела прочности на сжатие (от sigma--S--=2.44 до 2.73 GPa) и пластичности (относительная деформация при сжатии увеличивается от ε=5.3 до 7.3%) исследуемой ATZ-керамики. Показано, что указанные показатели достигнуты за счет снижения стабильности тетрагональной фазы t-ZrO--2--.

13. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Zheltov Mikhail Aleksandrovich, Denisov Andrei Aleksandrovich. Kol’tsov Roman Yurievich, Kochegarov Sergey Sergeevich, Electrochemical Emission during the Straining and Destruction of an Aluminum–Magnesium Alloy in an Aqueous Medium // Technical Physics. 2020. 65 (1). 78-86

Аннотация: Abstract—The spatiotemporal structures of Portevin–Le Chatelier deformation bands at the stage of neck formation and fracture of an aluminum–magnesium alloy deformed in an aqueous medium have been studied using a complex of in situ methods, including the method of high-speed video recording of the surface and the electrochemical emission method. The latter is based on the measurement and analysis of jumps in the electrode potential of a deformed metal under conditions when discontinuous deformation is manifested. It is found that discrete electrochemical emission signals in the frequency range from 10 Hz to 10 kHz contain information on the number of deformation bands, the time of their emergence, their growth stages, their statistical temporal structure, etc. A characteristic series of signals was detected at the prefracture stage, which can be considered the electrochemical precursor of neck formation and specimen destruction. The relationship between the emergence of electrochemical emission signals and the localization of plastic deformation and the destruction of an oxide film on the surface of an aluminum alloy that is in contact with an aqueous medium is discussed.

14. Шибков Александр Анатольевич, Гасанов Михаил Фахраддинович, Золотов Александр Евгеньевич, Желтов Михаил Александрович, Денисов Андрей Александрович, Кольцов Роман Юрьевич, Кочегаров Сергей Сергеевич, Электрохимическая эмиссия при деформировании и разрушении алюминий-магниевого сплава в водной среде // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 1. 85-93

Аннотация: Пространственно-временные структуры деформационных полос Портевена-Ле Шателье на стадии образования шейки и разрушения алюминий-магниевого сплава, деформируемого в водной среде, исследовали комплексом in situ методов, включающим высокоскоростную видеосъемку поверхности и метод электрохимической эмиссии. Последний основан на измерении и анализе скачков электродного потенциала деформируемого металла в условиях проявления прерывистой деформации. Установлено, что дискретные сигналы электрохимической эмиссии в полосе частот 10 Hz−10 kHz содержат информацию о количестве деформационных полос, моментах зарождения и стадиях их роста, о статистической временной структуре полос и т. д. Выявлена характерная серия сигналов на стадии предразрушения — электрохимический предвестник формирования шейки и разрушения образца. Обсуждена связь генерации сигналов электрохимической эмиссии с локализацией пластической деформации и разрушением оксидной пленки на поверхности алюминиевого сплава, контактирующего с водной средой.

15. Vigdorovich Vladimir Ilich, Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Shel Natalia Vladimirovna, Knyazeva Larisa Gennadyevna, Dorokhov Andrey Valeryevich, Uryadnikov Aleksandr Alekseevich, Assessment of the protective effectiveness of a volatile inhibitor in atmospheric corrosion of steel under conditions of increased concentrations of carbon dioxide, ammonia and hydrogen sulfide by electrochemical methods // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2020. 9(1). 34-43

Аннотация: The effect of the combined presence of atmospheric corrosion stimulants NH3 and CO2 was modeled by introducing (NH4)2CO3 salt into the solution. And the presence of NH3 and H2S was modeled by introducing the corresponding amounts of NH4OH and H2S into the solution. The presence of these corrosion stimulants in the air is characteristic for livestock buildings. The influence of the concentration of (NH4)2CO3 and (NH4)2S salts (10-500 mg/L) and the IFKHAN-114 volatile inhibitor (100 mg/L) during the corrosion of St3 steel in a 0.1 M NaCl solution was studied using methods of potentiodynamic polarization and spectroscopy of electrochemical impedance. Potentiodynamic measurements at a potential sweep rate of 0.66 mV/s were carried out in a three-electrode electrochemical cell made of Pyrex glass with a platinum auxiliary electrode and silver-silver chloride reference electrode using an IPC-Pro MF potentiostat. It was shown that in the absence of IFKHAN-114, the products of the hydrolysis of both salts as a result of their almost complete conversion to ammonium hydroxide and the corresponding weak acids cause intensive inhibition of corrosion of St3 carbon steel in 0.1 M NaCl solution. The protective effect reaches 90-96%. Introduction of IFKHAN-114 (100 mg/L) at low concentrations of (NH4)2CO3 (10 mg/L) has a stimulating effect on St3 steel, but starting with 20 mg/L of the salt this effect is replaced by an inhibitory one. Its value increases with increasing salt concentration, reaching 67% with a formal content of 100 mg/L ammonium carbonate in the solution. In the presence of ammonium sulfide, the protective effect is maximum at a low salt content (10 mg/L) and significantly decreases with increasing salt concentration, more precisely the products of its complete hydrolysis. The impedance measurements confirm the results obtained by the method of potentiodynamic polarization.

16. Vigdorovich Vladimir Ilich, Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Emel'yanenko Alexander Mikhailovich, Uryadnikova Marina Nikolaevna, Shel Evgeniya Yurievna, The effect of superhydrophobic coating on the electrochemical behavior of carbon steel in chloride and hydrogen sulfide-chloride environments // Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2020. 9(1). 171-181

Аннотация: Corrosion and kinetics of electrode processes on St3 steel with a superhydrophobic coating based on laser surface texturing followed by hydrophobization with fluoroxysilane (wetting angle 165±2°, rolling angle 3±1°) have been studied in a highly mineralized chloride medium (50 g/L NaCl) in the absence and presence of an additive of hydrogen sulfide (400 mg/L). Similar studies were conducted with uncoated electrodes. The influence of a duration of an exposure of the electrodes in a solution (0.25-96 hours) on kinetics of electrode processes and corrosion rate of steel is considered. In the absence of hydrogen sulfide, a presence of a superhydrophobic coating on steel causes a decrease in the corrosion rate by 67, 13, and 2 times after 0.25, 24, and 48 hours of exposure in a chloride solution. In time, the cathodic process slows down and the anodic one accelerates, especially in a case of electrodes with a hydrophobic coating. In the presence of hydrogen sulfide in a chloride solution, steel with a superhydrophobic coating is characterized by more than an order of magnitude low corrosion rate, compared with unprotected samples during a 96-hour exposure of the electrodes. In this case, there is a slowdown in the anodic reaction and acceleration of the cathodic one compared to the solution without hydrogen sulfide. The corrosion process proceeds with anodic control.

17. Golovin Yuri Ivanovich, Tyurin Alexander Ivanovich, Golovin Dmitry Yurievich, Samodurov Alexander Alekseevich, Determining the Temperature Diffusivity of Transparent Materials via a Modified Laser Flash Technique // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2020. 84. 829-834

Аннотация: A new thermographic express technique for determining the thermal diffusivity of transparent materials and optical components is described, and results from testing it on glasses and polymeric materials are presented. An algorithm for deriving the thermal diffusivity coefficient from the raw data eliminates the need to determine the absolute temperatures and absorbed energy of the incident radiation flux, ensuring a random error of less than 2–3%.

18. Дмитриевский Александр Александрович, Центр коллективного пользования научным оборудованием ТГУ имени Г.Р. Державина: возможности и перспективы // Наноиндустрия. 2020. Т. 13. № 2 (95). 100-105

Аннотация: Непременное условие научного прогресса – достоверность результатов эксперимента, достигаемая использованием высокотехнологичного научного оборудования. Центры коллективного пользования научным оборудованием (ЦКП) – современные «точки доступа» к дорогостоящим исследовательским установкам. Что же могут предложить ЦКП вдали от мегаполисов?

19. Хлопков Елисей Алексеевич, Дмитриевский Александр Александрович, Помыткин Сергей Павлович, Любомудров Сергей Александрович, Макарова Татьяна Алексеевна, Волков Григорий Александрович, Вьюненко Юрий Николаевич, Влияние механической нагрузки на температурные условия работы кольцевых силовых пучков элементов // СТИН. 2020. № 9. 19-23

Аннотация: В работе рассмотрено влияние силовых режимов работы кольцевых силовых пучковых элементов сплава TiNi на температурные области развития эффекта памяти формы. Показана возможность эксплуатации функциональных механизмов в заданных температурных интервалах в условиях разной механической нагрузки.

20. Головин Дмитрий Юрьевич, Дивин Александр Георгиевич, Самодуров Александр Алексеевич, Тюрин Александр Иванович, Головин Юрий Иванович, Новый экспресс-способ определения коэффициента температуропроводности материалов и готовых изделий // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93. № 1. 240-247

Аннотация: Предложен и экспериментально апробирован новый нестационарный неразрушающий экспресс-способ определения коэффициента температуропроводности материалов и готовых изделий без вырезки из них образцов и пробоподготовки. Он основан на видеорегистрации тепловизором инфракрасного излучения поверхности, возникающего в результате ее локального ступенчатого разогрева, например, сфокусированным пучком лазера. Последующая компьютерная обработка картин нестационарного теплового поля по разработанным моделям и алгоритмам позволяет определить коэффициент температуропроводности материала или изделия при одностороннем доступе к ним.

21. Головин Дмитрий Юрьевич, Тюрин Александр Иванович, Самодуров Александр Алексеевич, Головин Юрий Иванович, Определение температуропроводности материалов методом нестационарного точечного нагрева // Письма в Журнал технической физики. 2020. Т. 46. № 1. 39-42

Аннотация: Описан термографический экспресс-метод определения коэффициента температуропроводности a пластинчатых изделий, который можно рассматривать как модификацию и дальнейшее развитие метода лазерной вспышки, при этом в отличие от последнего предложенный метод не требует вырезки образцов и двустороннего доступа к объекту. Он заключается в точечном ступенчатом нагреве объекта сфокусированным лазерным пучком (~ 0.1 mm2) с одновременной высокоскоростной регистрацией картины нестационарного температурного поля тепловизором. Разработанный алгоритм извлечения величины a из первичных данных исключает необходимость определения абсолютных температур и мощности поглощенной энергии падающего потока энергии. Ключевые слова: температуропроводность, нестационарный точечный нагрев, тепловизор

22. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Самодуров Александр Алексеевич, Определение коэффициента температуропроводности прозрачных материалов модифицированным методом лазерной вспышки // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2020. Т. 84. № 7. 1004-1009

Аннотация: Описан новый термографический экспресс-метод определения коэффициента температуропроводности прозрачных материалов и оптических компонентов, а также результаты его тестирования на стеклах и полимерных материалах. Алгоритм извлечения величины коэффициента температуропроводности из первичных данных исключает необходимость определения абсолютных температур и поглощенной энергии падающего потока излучения и обеспечивает случайную погрешность менее 2–3%.

23. Головин Юрий Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Тюрин Александр Иванович, Динамическая термография для технической диагностики материалов и конструкций // Деформация и разрушение материалов. 2020. № 12. 20-37

Аннотация: Изложено современное состояние технической диагностики и неразрушающего контроля материалов и крупногабаритных изделий методами динамической термографии. Особое внимание уделено неразрушающим экспресс-методам, эффективным в производственных и полевых условиях при одностороннем доступе к объекту контроля и без вырезки образцов.

24. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Самодуров Александр Алексеевич, Васюкова Инна Анатольевна, Наноиндентирование как средство высокоразрешающей дендрохронологии // Известия ВУЗов. Физика. 2020. Т. 63. № 11 (755). 187-188

Аннотация: Методом непрерывного наноиндентирования экспериментально исследована зависимость твердости и мо-дуля Юнга годовых колец роста сосны обыкновенной (Pínus sylvéstris L) с пространственным разрешением 0,1–1 мкм. Показано, что анализируя их радиальные распределения, можно датировать климатические и экологические условия прироста колец с точностью до суток, а не лет, как в традиционных методах дендрохронологии.

25. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Самодуров Александр Алексеевич, Васюкова Инна Анатольевна, Корреляция физических и механических свойств анизотропных композитных материалов на примере древесины сосны / Современные материалы: монография. 2020.

Аннотация: В работе экспериментально установлена и обсуждается корреляция между физическими свойствами древесины сосны Pínus sylvéstris L (плотностью, влажностью, анизотропией температуропроводности) и ее механическими свойствами (модулем Юнга, твердостью). Выявленные связи позволяют разрабатывать бесконтактные неразрушающие экспресс-методы оценки тепловых свойств анизотропных материалов, основанные на высокопроизводительных термографических подходах, и заменить или дополнить ими контактные разрушающие методы определения механических характеристик. Методами наноиндентирования выявлены радиальные зависимости микротвердости и модуля Юнга внутри годовых колец роста. Анализ радиального распределения модуля Юнга и нанотвердости в годовых кольцах роста древесины с пространственным разрешением 0,1–1 мкм позволяет радикально увеличить точность дендрохронологии и ретроспективно восстанавливать особенности климатических условий в течение времени жизни дерева с временным разрешением в несколько дней.

26. Шибков Александр Анатольевич, Золотов Александр Евгеньевич, Гасанов Михаил Фахраддинович, Денисов Андрей Александрович, Кочегаров Сергей Сергеевич, Действие мощного лазерного излучения на механическую устойчивость металлов под давлением / Издательский дом «Державинский». 2020.

Аннотация: Монография посвящена проблеме механической устойчивости и локализации пластической деформации в металлических сплавах, находящихся под действием импульсного лазерного излучения и приложенных механических напряжений. Представлены оригинальные результаты, полученные в научно-образовательном центре «Нелинейная динамика деформируемых твердых тел» Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина в рамках проектов Российского научного фонда (грант № 18-1900304) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 19-38-90145 Аспиранты). Монография предназначена для специалистов в области лазерных технологий алюминиевых сплавов, применяемых в авиационной области и автопроме, а также может быть использована в качестве учебного пособия для магистрантов и аспирантов, обучающихся по направлению 01.04.07 – физика конденсированного состояния.

27. Вигдорович Владимир Ильич, Цыганкова Людмила Евгеньевна, Урядникова Марина Николаевна, Шель Наталья Владимировна, Альшика Недал, Защита углеродистой стали супергидрофобным покрытием в модельной пластовой воде, содержащей сероводород // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2020. № 7. 41-47

Аннотация: На основе поляризационных измерений получены данные по коррозии и кинетике электродных процессов на стали Ст3 с супергидрофобным покрытием и без него в имитате пластовой воды NACE в присутствии добавок сероводорода (25 и 400 мг / л). Супергидрофобное покрытие получено на основе лазерного текстурирования поверхности с последующей гидрофобизацией фтороксисиланом (угол смачивания (165 ± 2°), угол скатывания (3 ± 1°)). Защитное покрытие обеспечивает снижение скорости коррозии стали в 6-17 раз по сравнению с незащищенным электродом в течение 5-6 сут, на 7-е сутки сохраняются незначительные преимущества гидрофобизированных образцов. Проанализированы причины небольшой защитной эффективности гидрофобного покрытия.

28. Вигдорович Владимир Ильич, Цыганкова Людмила Евгеньевна, Князева Лариса Геннадьевна, Шель Наталья Владимировна, Урядников АЛександр Алексеевич, Дорохов Андрей Валерьевич, Дорохова Анастасия Николаевна, Алехина Ольга Владимировна, Оценка защитной эффективности летучего ингибитора атмосферной коррозии металлов в присутствии агрессивных микропримесей воздуха методом импедансной спектроскопии // Практика противокоррозионной защиты. 2020. Т. 25. № 1. 21-30

Аннотация: Проведено определение защитной эффективности летучего ингибитора коррозии (ЛИК) ИФХАН-114 методом импедансной спектроскопии при атмосферной коррозии стали Ст3 и меди в условиях животноводческих помещений, содержащих микропримеси углекислого газа, аммиака и сероводорода в нормативно допустимых концентрациях. В качестве фонового электролита использовали 0,1 М раствор NaCl. Влияние совместного присутствия в воздухе стимуляторов коррозии металлов NH3 и CO2 моделировали введением в фоновый раствор соли (NH4 )2 CO3 в концентрациях 10 и 100 мг/л. Для моделирования совместного присутствия в воздухе NH3 и H2S в фоновый раствор электролита для получения в заданных концентрациях (NH4)2S (10 и 100 мг/л) вводили эквивалентные количества Na2S и NH4Cl. Это приводило в результате гидролиза ионов NH4+ и S2- к образованию NH4OH и H2S, устойчивых в поверхностной фазовой пленке. По данным импедансной спектроскопии, (NH4)2CO3 в концентрации 10 мг/л выступает в качестве ингибитора коррозии стали в 0,1 М растворе NaCl, а ИФХАН-114 (неэквивалентная смесь полианилина с бензойной кислотой), введенный в раствор наряду с этим количеством карбоната аммония, играет роль стимулятора коррозии. Однако с ростом концентрации карбоната аммония его ингибирующий эффект снижается, а для ИФХАН-114, введенного наряду с солью, наоборот, появляется. На медном электроде наблюдается аналогичная картина. В присутствии (NH4)2S на стали и меди наблюдается практически такое же влияние соли и ЛИК, но с некоторой вариацией. Сопоставление данных, полученных посредством гравиметрических испытаний и импедансных измерений, показало, что в последнем случае наблюдаются лишь качественные результаты, хотя они, несомненно, подтверждают наличие ингибирующей способности ИФХАН-114 в хлоридном нейтральном растворе.

29. Fedorov Victor Alexandrovich, Boytsova Margarita Viktorovna, Pluzhnikova Tatiana Nikolaevna, Berezner Arseny Dmitrievich, Influence of the β-particle flux and uv-irradiation on the properties of alloys, being at the non-equilibrium state // JOURNAL OF PHYSICS: CONFERENCE SERIES. 2020. 1431. 012011-012017

Аннотация: Investigation of the influence of the β and UV-irradiation has been provided. It has been shown, that recovery of the tensile strength does not occur after UV-irradiation, that is, the structural changes are irreversible. Structure of alloys has been observed after β-irradiation and the possible mechanisms of melting and crystallization were proposed.

30. Pluzhnikova Tatiana Nikolaevna, Fedorov Victor Alexandrovich, Balybin Dmitriy Viktorovich, Berezner Arseny Dmitrievich, Fedotov Dmitriy Yurievich, Pluzhnikov Sergey Nikolaevich, Features of hydrogen diffusion through an amorphous Fe92Si6B2 alloy membrane // JOURNAL OF PHYSICS: CONFERENCE SERIES. 2020. 1697.

Аннотация: In this work, the hydrogen diffusion through an amorphous Fe92Si6B2 alloy membrane has been investigated. It has been established that the hydrogen diffusion decreases with the growth of the acidity of the environment at the constant ionic force of solution. The probable mechanisms of the blocking of hydrogen flow through the membrane have been discussed. An insignificant variation of the mechanical characteristics (ultimate tensile strength, microhardness, Young’s modulus) of Fe92Si6B2 amorphous alloy has been detected.

31. Трофимов Илья Александрович, Трофимова Людмила Сергеевна, Яковлева Елена Петровна, Емельянов Алексей Валерьевич, Скрипникова Елена Владимировна, Основные закономерности геоботанической индикации затопления, подтопления и засоления земель Поволжья // Адаптивное Кормопроизводство. 2020. № 3 (43). 40-51

1. Аннотация: С целью изучения пространственного распределения биологических и экологических закономерностей на территории Поволжья проводилась геоботаническая индикация затопления, подтопления и засоления земель этого региона. Геоботаническая индикация используется при изучении, оценке, картографировании и мониторинге территориальных комплексов и их компонентов и базируется на анализе взаимосвязей географической оболочки как единого целого. Статья является результатом многолетних междисциплинарных исследований. Она основана как на данных, полученных авторами в результате агроландшафтно-экологического районирования и в ходе полевых экспедиционных исследований, так и на анализе долговременных рядов статистической информации и литературных источников. Интенсивная хозяйственная деятельность, требующая использования больших объемов водных ресурсов, на фоне современных климатических изменений, приводит к возникновению переувлажнения на обширных территориях. Ослабление или прекращение хозяйственной деятельности, снижение используемых объемов водных ресурсов при определенных условиях ведет к распространению засоления земель. Затопление, подтопление и засоление засушливых земель вблизи водоемов, каналов, объектов мелиорации, функционирующих и заброшенных полей орошения и др. занимают значительные площади и имеют большое значение как экологические проблемы в Поволжье. Наиболее динамичным и быстро реагирующим на возникновение затопления, подтопления и засоления земель биотическим компонентом экосистем является растительность. Авторами установлены геоботанические индикаторы затопления, подтопления и засоления земель Поволжья, которые включают основные показатели (основные фитоценозы, основные растения, увлажнение и засоление почв по шкалам Л.Г. Раменского).

Публикации 2019 год

1. Gusev Alexander Anatolyevich, Zakharova Olga Vladimirovna, Vasyukova Inna Anatolyevna, Muratov Dmitrii Sergeyevich, Rybkin Iaroslav Andreyevich, Bratashov Daniil, Lapanje Aleš, Il'inikh Igor, Kolesnikov Evgeny Aleksandrovich, Kuznetsov Denis, Effect of GO on bacterial cells: Role of the medium type and electrostatic interactions // Materials Science & Engineering C. 2019. № 99. 275–281

Аннотация: Установлено, что оксид графена в концентрациях от 0,0025 до 2,5 г/л в питательной среде ингибирует рост бактериальных колоний, в то время как в физиологическом растворе этот эффект резко снижается до момента полного исчезновения. Было показано, что для получения выраженного антибактериального эффекта необходимо вводить в среду высокие концентрации оксида графена (до 2,5 г/л), что может быть важно для разработки антибактериальных материалов для биомедицинских применений. Некоторые из полученных данных дают четкие доказательства электростатической природы взаимодействия между бактериальными и ГО листами. Полученные данные могут быть использованы для применения ГО и аналогичных материалов в новых системах очистки воды от биологических загрязнений. Кроме того, наши результаты подчеркивают важность учета условий, в которых используются товары и покрытия, содержащие графеноподобные материалы в качестве антибактериального агента, а также унификацию условий эксперимента.

2. Gusev Alexander Anatolyevich, Zakharova Olga Vladimirovna, Muratov Dmitry Sergeyevich, Vorobeva Nataliia, Sarker Mamun, Rybkin Iaroslav Andreyevich, Bratashov Daniil, Kolesnikov Evgeny Aleksandrovich, Lapanje Aleš, Kuznetsov Denis and Sinitskii Alexander. Medium-Dependent Antibacterial Properties and Bacterial Filtration Ability of Reduced Graphene Oxide // Nanomaterials. Vol. 9. P. 1454

Аннотация: В работе показано, что при изучении одних и тех же дисперсий rGO и флуоресцентных бактерий Escherichia coli (E. coli) результаты экспериментов по нанотоксичности зависят от типа культуральной среды. Установлено, что rGO ингибирует рост бактерий в питательной среде, но слабо влияет на поведение кишечной палочки в физиологическом солевом растворе. Наблюдаемые эффекты rGO на E.coli в различных средах могут быть, по крайней мере, частично рационализированы путем адсорбции бактерий и питательных веществ на диспергированных листах rGO, что, вероятно, опосредуется посредством водородных связей. Мы также обнаружили, что взаимодействие между rGO и E.coli является средне-зависимым, и в физиологических солевых растворах они образуют стабильные флоккулирующие структуры, которые не наблюдались в питательных средах. Кроме того, агрегация rGO и E.coli в физиологических средах наблюдалась независимо от того, были ли бактерии живы или мертвы. Фильтрация суспензий заполнителя привела к почти полному удалению бактерий из отфильтрованных жидкостей, что подчеркивает потенциал rGO для фильтрации и отделения биологических загрязнений, независимо от того, включают ли они живые или мертвые микроорганизмы.

3. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Denisov Andrei Aleksandrovich, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Zheltov Mikhail Aleksandrovich, Nonstationary Electrochemical Response to the Intermittent Portevin–Le Chatelier Deformation in an Aluminum–Magnesium Alloy // Physics of the solid state. 2019. 61. № 2. P. 157 – 162

Аннотация: Установлено, что эффект Портевена−Ле Шателье в алюминий-магниевом сплаве АМг6, деформируемом в водной среде, сопровождается прерывистым электрохимическим откликом — отрицательными скачками электродного потенциала образца, возникающими одновременно со скачками механического напряжения на кривой деформирования. Статистический и фрактальный анализ скачкообразной составляющей электродного потенциала свидетельствует о наличие долговременных корреляций в структуре электрохимического отклика, характерных для состояния самоорганизующейся критичности. Обсуждается возможный механизм возникновения скачков электродного потенциала, связанного с динамикой деформационных полос.

4. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Denisov Andrei Aleksandrovich, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Zheltov Mikhail Aleksandrovich, Electrochemical Emission during Discontinuous Creep of Aluminum‒Magnesium Alloy // Crystallography Reports. Vol. 64. № 5. P. 731 – 736

Аннотация: Экспериментально установлено, что прерывистая ползучесть алюминий-магниевого сплава АМг6, деформируемого в водной среде, сопровождается дискретной электрохимической эмиссией – скачками электродного потенциала образца, возникающими одновременно со скачками механического напряжения в ходе развития макроскопической ступени на кривой ползучести. C использованием высокоскоростной видеосъемки установлено, что скачок электродного потенциала происходит одновременно с зарождением и начальной быстрой стадией расширения полосы деформации. Обсуждается возможный механизм возникновения скачков электродного потенциала в условиях прерывистой ползучести алюминиевого сплава.

5. Shibkov Aleksandr Anatolevich,Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Koltsov Roman Yurievich , Denisov Andrei Aleksandrovich, The Effect of Local Corrosion on the Dynamics of Deformation Bands and the Destruction of Aluminum–Magnesium Alloy // Technical Physics Letters. 2019. Vol. 45. № 8. P. 746 – 749

Аннотация: Влияние локальной коррозии на динамику полос макролокализованной деформации и разрушение алюминий-магниевого сплава АМг6 исследовано методом высокоскоростной видеосъемки поверхности деформируемого образца. Установлено, что коррозионное  пятно, вызванное локальным воздействием гидроксида натрия на поверхность сплава, является аттрактором деформационных полос, взаимодействие которых приводит к преждевременному разрушению и сокращению ресурса пластичности сплава.

6. Shibkov Aleksandr Anatolevich, Gasanov Mikhail Fakhraddinovich, Zolotov Alexander Evgenievich, Zheltov Mikhail Aleksandrovich, Denisov Andrei Aleksandrovich, Kochegarov Sergei Sergeevich, Effect of Laser Processing on Strength and Portevin–Le Chatelier Serrated Deformation of Aluminum Alloy // Physics of the Solid State. Vol. 61 № 8. P. 1354 – 1362

Аннотация: Проведены экспериментальные исследования влияния обработки поверхности лазерным ИК-излучением на прочность и прерывистую деформацию Портевена−Ле Шателье алюминий-магниевого сплава АМг6. Лазерная обработка состояла в нанесении сфокусированным импульсным излучением локальных  «уколов» поверхности в узлах квадратной сетки на рабочей части плоского образца. Установлены условия, при которых такая лазерная обработка вызывает увеличение микротвердости поверхности, предела прочности на разрыв и критической деформации появления первого деформационного скачка на кривой растяжения, уменьшает вероятность формирования деформационных полос, подавляет образование шейки на стадии предразрушения и меняет морфологию магистральной трещины. Обсуждается возможный механизм влияния лазерной обработки на полосообразование, прерывистую деформацию и прочность сплава.

7. Dmitrievskii Alexander Alexandrovich, Zhigachev Andrey Olegovich, Zhigacheva Darya Gennadievna, Tyurin Alexander Ivanovich, Structure and Mechanical Properties of the CaO–ZrO₂–Al₂O₃ Ceramic Composites at Low Corundum Concentrations // Technical Physics. Vol. 64 № 1. P. 86 – 91

Аннотация: Исследовано влияние соотношения концентраций диоксида циркония (стабилизированного CaO) и корунда на фазовый состав и комплекс механических свойств наноструктурированной композиционной керамики CaO−ZrO₂−Al₂O₃. Установлено, что композиты CaO−ZrO₂−Al₂O₃ (спеченные при температурах, характерных для ZrO₂) обладают оптимальным соотношением микротвердость/вязкость разрушения при содержании корунда C_Al2O3 = 5%. Показано, что такие композиты обладают высокой прочностью на изгиб, а также имеют пористость, коэффициент трения и износ, характерные для керамики CaO−ZrO₂.

8. Dmitrievskiy Alexander Alexandrovich, Zhigacheva Darya Gennadievna, Efremova Nadezhda Yuryevna, Umrikhin Alexey Viktorovich, Phase Composition Stability of Nanostructured Composite Ceramics Based on CaO–ZrO₂ under Hydrothermal Impact // Nanotechnologies in Russia. Vol.14 № 3-4. P. 125 – 131

Аннотация: Исследованы структура, фазовый состав и механические свойства (микротвердость в интервале глубин внедрения индентора 1200 нм ≤ h ≤ 6000 нм и вязкость разрушения) наноструктурированной циркониевой керамики (стабилизированной CaO), упрочненной корундом и SiO₂, в процессе ускоренного старения в гидротермальных условиях (температура T_ag = 134 °С, давление P = 3 атм, влажность B = 100 %, 0 ≤ t_ag ≤ 25 ч). Показано, что использование CaO в качестве стабилизатора тетрагональной фазы диоксида циркония (вместо «традиционного» Y₂O₃) способствует повышению стойкости к гидротермальным воздействиям композиционных керамик ZrO₂ + Al₂O₃ и ZrO₂ + Al₂O₃ + SiO₂. Установлено, что достигнутое введением диоксида кремния (C_SiO2 = 5 мол. %) увеличение вязкости разрушения (более чем на 40%) обеспечивает удовлетворительное соотношение твердость/вязкость разрушения (H = 12.3 ГПа, K_C = 6.66 МПа м^1/2) композиционной керамики Ca-ZrO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ даже после ее ускоренного состаривания в течение 25 ч.

9. Шуклинов Алексей Васильевич, Дмитриевский Александр Александрович, Жигачев Андрей Олегович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Дьячек Татьяна Александровна, Ефремова Надежда Юрьевна, Григорьев Григорий Викторович, Топчий Алексей Андреевич, Стойкость к термоциклированию циркониевой керамики, упрочненной корундом // Новые огнеупоры. 2019. C. 61

Аннотация: Разработанная ATZ-керамика демонстрирует высокую стойкость к циклическим тепловым воздействиям. При этом следует отметить, что исследованный интервал тепловых воздействий включает значения температур, достигаемых в не экстремальных условиях эксплуатации керамических изделий. Достигнутые показатели (стойкость структуры поверхности, фазового состава и механических свойств ATZ-керамики по отношению к термоциклированию) представляют интерес для практических приложений, в том числе, для использования изделий при повышенных температурах.

10. Golovin Dmitry Yuryevich, Tyurin Aleksandr Ivanovich, Samodurov Aleksandr Alekseyevich, Divin Aleksandr Georgiyevich, Golovin Yury Ivanovich, New Express Method for Measuring the Thermal Diffusivity of Non-Metallic Materials on an Example of Zirconium Ceramics // Russian Physics Journal. 2019. V. 62. № 6. 1099 – 1101

Аннотация: The above-described approach can be considered as a refinement of the Parker laser flash method. Among its advantages over the Parker method and differences from it are 1) possibility of express measurements of massive blanks without cutting samples of required form and geometry and of measuring an object accessible only from one side, 2) short total time of full measurement cycle (from small fractions of a second to a few seconds), 3) good reproducibility of results and small measurement error (the standard deviation is a few percent for the example presented above), and 4) technical opportunity of the development of a portable device for express measurements, including measurements of large-size objects and structural elements in place of their regular operation.

11. Golovin Dmitry Yuryevich, Divin A.G., Samodurov Aleksandr Alekseyevich, Tyurin Aleksandr Ivanovich, Golovin Yury Ivanovich, Determination of the Thermal Diffusivity of Materials by a Nondestructive Express Method with the Use of Step-By-Step Local Heating of the Surface and High-Speed Thermography // Measurement Techniques. 2019. V. 62. 714 – 721

Аннотация: We propose an express method for measuring the thermal diffusivity of the materials of products that does not require cutting out of the samples of special shapes from the homogeneous mass of the product. The method is based on the local heating of the surface by step-function pulses, e.g., by a focused laser beam with simultaneous high-speed thermography performed with the help of a thermal imager. The subsequent processing of a radially symmetric picture of isotherms carried out by using an original software program makes it possible to fi nd the thermal diffusivity of macrohomogeneous materials with an error lower than 10%. As an example, we present the results of measurements of the thermal diffusivity of the ZrO₂:MgO ceramics, PhenoCure Powder composite based on phenol formaldehyde resin, and TPK-5PD polymeric-rubber material.

12. Zakharova Olga Vladimirovna, Kolesnikov Evgeny, Shatrova N., Gusev Alexander Anatolyevich, The effects of CuО nanoparticles on wheat seeds and seedlings and Alternaria solani fungi: in vitro study // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 226. 012036

Аннотация: В статье анализируется влияние дисперсий наночастиц оксида меди (наночастиц CuO) (0,01 ... 1 г/л) на всхожесть семян, развитие и биохимический статус проростков пшеницы. Также в работе представлены результаты исследования in vitro влияния, производимого НС CuO (0,001 ... 0,1 г/л) на грибы Alternaria solani. Наиболее выраженный комбинированный положительный эффект на исследуемые параметры наблюдался при концентрации наночастиц оксида меди 0,01 г/л. При этой концентрации было зарегистрировано улучшение всхожести на 14,5 % и двукратное увеличение длины корней и стеблей по сравнению с контрольной группой. При более высоком содержании НЧ в дисперсии стимуляция сочеталась с токсическими эффектами (уменьшение длины корня). Незначительное влияние НЧ на активность ферментов антиоксидантной системы зарегистрировано в концентрациях 0,01 г/л и 1 г л. CuO NPs в концентрации 0,001 ... 0,1 г/л ингибировали развитие мицелия Alternaria solani и прорастание спор на 34-50 %, но ионный раствор CuCl2centerdot6H2O показал более высокую эффективность. Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых микроудобрений и средств защиты растений на основе наночастиц меди.

13. Zakharova Olga Vladimirovna, Kolesnikov Evgeny Aleksandrovich, Shatrova Nataliya, Gusev Alexander Anatolyevich, Antibacterial activity of ZnO nanoparticles:dependence on particle size, dispersion media and storage time // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 226. P. 012062

Аннотация: Были исследованы наночастицы ZnO различных размеров: 20-100 нм (ZnO-1) и 50-300 нм (ZnO-2). Представлены результаты комплексного исследования влияния физико-химических свойств, таких как размер частиц и концентрация свежеприготовленных и 24-часовых суспензий наночастиц ZnO (0,001 ... 1000 мг/л) в дистиллированной воде и в физиологический раствор при их токсичности в отношении бактерий кишечной палочки. Для сравнения использовались ионные растворы ZnCl₂. Свежие водные растворы наночастиц показали наибольший антибактериальный эффект (выживаемость кишечной палочки ниже 5 - 25%). Хранение в течение 24 часов снижает токсичность всех образцов. В нормальных солевых растворах токсичность исследуемых наночастиц снижалась при концентрациях ниже 10 г/л. Во всех случаях суспензии ZnO-2 показали более низкие уровни токсичности, особенно после старения в течение 24 часов. Анализ стабильности показал, что наибольший антибактериальный эффект дают менее стабильные растворы, содержащие самые большие агрегаты. Таким образом, было показано, что антибактериальное действие наночастиц оксида цинка зависит от размера частиц и их агрегатов в коллоидных растворах, химического состава носителя и времени хранения суспензий. Полученные результаты могут быть использованы для создания новых типов антибактериальных препаратов, в том числе фитопротекторов на основе наноразмерных частиц оксида цинка, а также для разработки методов оценки и прогнозирования токсичности цинксодержащих суспензий.

14. Vigdorovich Vladimir Ilich, Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Knyazeva Larisa Gennadyevna, Dorokhov Andrey Valeryevich, DorokhovаN., Vigdorowitsch Mikhail Vladimirovich, Suppression of local corrosion of steel, brass and copper with IFKhAN-114 volatile inhibitor // Int. J. Corros. Scale Inhib. 2019. Vol. 1. P. 42 – 49

Аннотация: Изучено влияние летучего ингибитора ИФХАН-114 на скорость коррозии стали, меди и латуни в атмосферах с повышенным содержанием аммиака, сероводорода и углекислого газа.

15. Vigdorovich Vladimir Ilich, Tsygankova Lyudmila Yevgenyevna, Shel Natalya Vladimirovna, Golovchenko A.O., Ostrikov V.V., Vigdorowitsch Mikhail Vladimirovich, Using data ofweight tests and impedance spectroscopy to evaluate the protective effectiveness of zinc-rich oil coatings in corrosion of carbon steel // Int. J. Corros. Scale Inhib. 2019. Vol 2. P. 212 – 224

Аннотация: С помощью гравиметрических и импедансных измерений изучено защитное действие цинк наполненных масляных композиций.

16. Цыганкова Людмила Евгеньевна, Таныгина Елена Дмитриевна, Урядникова Марина Николаевна, Алехина Ольга Владимировна, Урядников Александр Алексеевич, Вигдорович Владимир Ильич, Оценка токсичности разбавленных водных смесей углеводородов // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. Т. 6

Аннотация: Проведена оценка интегральной токсичности разбавленных водных смесей гептана, нонана, декана, дизельного топлива посредством измерения ХПК и БПК₅.

17. Цыганкова Людмила Евгеньевна, Альшика Н., Костякова Анна Алексеевна, Исследование ингибирования сероводородной коррозии стали в синтетической пластовой воде комплексным методом // Практика противокоррозионной защиты. 2019. Т. 3. С. 14 – 21

Аннотация: Исследовано ингибирующее действие продукта конденсации талловых кислот и полиэтиленполиаминов по отношению к коррозии и наводороживанию углеродистой стали в сероводородной среде методами потенциодинамической поляризации, импедансной спектроскопии, поляризационного сопротивления и гравиметрических измерений.

18. Дмитриевский Александр Александрович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Тюрин Александр Иванович, Ефремова Надежда Юрьевна, Григорьев Григорий Викторович, Васюков Владимир Михайлович, Влияние примеси SiO₂ на комплекс механических свойств композиционной керамики CaO-ZrO₂+Al₂O₃ // Перспективные материалы и технологии: материалы международного симпозиума. Беларусь, г. Брест, 27-31 мая 2019 г.

Аннотация: Показано, что улучшение механических характеристик исследуемых композиционных керамик вызвано: во-первых, формированием ультратонких пленок аморфного SiO₂ и/или CaSiO₃ на границах зерен ZrO₂ и Al₂O₃, снижающих механические напряжения на их стыках, во-вторых, снижением энергетического барьера для фазовых превращений t-ZrO₂ → m-ZrO₂, обеспечивающим более интенсивный t-m-переход в вершине развивающейся трещины. Достигнутые показатели представляют интерес для практических приложений инженерной керамики, в том числе биомедицинского назначения.

19. Дмитриевский Александр Александрович, Тюрин Александр Иванович, Жигачев Андрей Олегович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Васюков Владимир Михайлович, Овчинников Петр Николаевич, Топчий  Алексей Андреевич, Структура и механические свойства композиционной керамики CaO-ZrO₂+Al₂O₃ в условиях циклических термических и механических нагрузок // Перспективные материалы и технологии: материалы международного симпозиума. Беларусь, г. Брест, 27-31 мая 2019 г.

Аннотация: Полученные значения σ_max1 и σ_max2 свидетельствуют о высокой устойчивости образцов разработанной композиционной керамики к циклическим нагрузкам, и значительно (в 5 раз!) превышают значение σ_max = 320 МПа, указанное в ГОСТ Р ИСО 6474-2-2014, для испытаний циркониевых керамик на малоцикловую усталость. Достигнутые показатели (стойкость структуры, фазового состава и механических свойств по отношению к циклическим тепловым и механическим воздействиям) представляют интерес для практических приложений инженерной керамики, в том числе биомедицинского назначения.

20. Желтов Михаил Александрович, Золотов Александр Евгеньевич, Казарцева Елена Александровна, Шибков Александр Анатольевич, Система ранней диагностики и подавления повреждений, вызывающих катастрофическую деградацию механических свойств алюминий-магниевых сплавов в условиях проявления эффекта Портевена-Ле Шателье // Перспективные материалы и технологии: материалы международного симпозиума. Беларусь, г. Брест, 27-31 мая 2019 г.

Аннотация: Разработан комплекс методов in situ исследования скачкообразной деформации металлов и динамики деформационных полос и тещин, включающий: 1) стенд механических испытаний; 2) систему пассивного неразрушающего контроля и непрерывного мониторинга деформационных полос и трещин на базе эмиссионных методов обнаружения этих дефектов, включающая систему анализа временных рядов; 3) систему пространственно-временного мониторинга деформационных полос на базе высокоскоростной съемки в оптическом и инфракрасном (тепловидение) диапазонах, включающую блок цифровой обработки изображений; 4) импульсный генератор физического поля для подавления повреждений; 5) систему отрицательной обратной связи эмиссионного сигнала и генератора физического поля.

21. Федоров Виктор Александрович, Бойцова Маргарита Викторовна, Плужникова Татьяна Николаевна, Новиков Геннадий Викторович, Васильева Светлана Васильевна, Влияние потока β-частиц и УФ излучения на свойства сплавов, находящихся в неравновесном состоянии // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. Т. 16. № 3. С. 355 – 360

Аннотация: В работе проводилось исследование поведения сплавов, находящихся в неравновесном структурном состоянии при воздействии потока низкоэнергетических β-частиц и УФ излучения. Показано, что на границе разделов происходит увеличение размеров зерна. При воздействии УФ излучения происходит падение предела прочн6ости материала и протекают дополнительные процессы окисления и, как результат, коррозионные разрушения. С течением времени число диокисленных атомов-ионов возрастает, что приводит к повышению механической прочности.

22. Федоров Виктор Александрович, Бойцова Маргарита Викторовна, Плужникова Татьяна Николаевна, Влияние УФ-излучения на прочностные характеристики аморфных металлических сплавов // LXI международная конференция «Актуальные проблемы прочности». Тольятти, 9-13 сентября 2019г. Сборник материалов.

Аннотация: В работе исследовано влияние УФ излучения на прочностные характеристики аморфных металлических сплавов на основе кобальта и железа и нанокристаллического сплава на основе железа. Высказано предположение, что воздействие УФ излучения стимулирует окислительные процессы неметаллов бора, кремния, что приводит к коррозионным разрушениям.

23. Дмитриевский Александр Александрович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Жигачев Андрей Олегович, Ефремова Надежда Юрьевна, Умрихин Алексей Викторович, Григорьев Григорий Викторович, Фазовый состав и механические свойства циркониевой керамики, упрочненной корундом, и их стойкость к гидротермальным воздействиям // LXI международная конференция «Актуальные проблемы прочности». Тольятти, 9-13 сентября 2019г. Сборник материалов

Аннотация: Предложенная технология изготовления композиционной керамики на основе диоксида циркония позволяет повысить не только соотношение твердость/вязкость разрушения, но срок ее полезной эксплуатации в гидротермальных условиях.

24. Дмитриевский Александр Александрович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Ефремова Надежда Юрьевна, Умрихин Алексей Викторович, Cтойкость фазового состава и механических свойств наноструктурированных композиционных керамик на основе CaO-ZrO₂ к гидротермальным воздействиям // Российские нанотехнологии. 2019. С. 39 – 45

Аннотация: Исследованы структура, фазовый состав и механические свойства (микротвердость в интервале глубин внедрения индентора 1200 нм ≤ h ≤ 6000 нм и вязкость разрушения) наноструктурированной циркониевой керамики (стабилизированной CaO), упрочненной корундом и SiO₂, в процессе ускоренного старения в гидротермальных условиях (температура T_ag = 134°С, давление P = 3 атм, влажность B = 100%, 0 ≤ t_ag ≤ 25 ч). Показано, что использование CaO в качестве стабилизатора тетрагональной фазы диоксида циркония (вместо «традиционного» Y₂O₃) способствует повышению стойкости к гидротермальным воздействиям композиционных керамик ZrO₂ + Al₂O₃ и ZrO₂ + Al₂O₃ + SiO₂. Установлено, что достигнутое введением диоксида кремния (C_SiO2 = 5 мол. %) увеличение вязкости разрушения (более чем на 40%) обеспечивает удовлетворительное соотношение твердость/вязкость разрушения (H = 12.3 ГПа, K_C = 6.66 МПа м1/2) композиционной керамики Ca-ZrO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ даже после ее ускоренного состаривания в течение 25 ч. 

25. Федоров Виктор Александрович, Бойцова Маргарита Викторовна, Плужникова Татьяна Николаевна, Влияние УФ излучения на механические свойства аморфных сплавов на основе кобальта и нанокристаллического сплава на основе железа // VIII Международная конференция «Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных материалов». Москва, 5-8 ноября 2019. Тезисы докладов.

Аннотация: Экспериментально установлено, что при воздействии УФ излучения происходит значительное падение предела прочности с последующим частичным его восстановлением в аморфных и нанокристаллических сплавах. Предположено, что при воздействии УФ излучения происходят процессы окисления и как результат коррозионные разрушения.

26. Федоров Виктор Александрович, Бойцова Маргарита Викторовна, Плужникова Татьяна Николаевна, Изменение предела прочности аморфных металлических сплавов при воздействии УФ излучения // VIII Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва, 19-22 ноября 2019. Сборник материалов

Аннотация: Экспериментально установлено, что при воздействии ультрафиолетового излучения происходит падение предела прочности материала и это изменение зависит от времени облучения. Рентгеноструктурные исследования показали, что структура сплавов после облучения не меняется. При воздействии УФ излучения происходят процессы окисления и как результат коррозионные повреждения.

27. Головин Дмитрий Юрьевич, Дивин А.Г., Самодуров Александр Алексеевич, Тюрин Александр Иванович, Головин Юрий Иванович, Определение температуропроводности материалов неразрушающим экспресс-методом с использованием ступенчатого точечного нагрева поверхности и высокоскоростной термографии // Измерительная техника. 2019. Т. 8. С. 47 – 52

Аннотация: Описан экспресс-метод определения коэффициента температуропроводности материала изделия, не требующий вырезки образцов специальной формы из однородного массива изделия. Метод заключается в точечном нагреве поверхности ступенчатым импульсом, например сфокусированным лазерным пучком, с одновременной высокоскоростной термографией с помощью тепловизора. Последующая обработка радиально симметричной картины изотерм оригинальной компьютерной программой позволяет определить коэффициент температуропроводности макрооднородных материалов с погрешностью менее 10 %. В качестве примера приведены результаты измерений коэффициента температуропроводности керамики ZrO2:MgO, композита на основе фенол-формальдегидной смолы PhenoCure Powder и полимерно-каучукового материала ТПК-5ПД.

28. Тюрин Александр Иванович, Родаев Вячеслав Валерьевич, Разливалова Светлана Сергеевна, Васюков Владимир Михайлович, Исследование влияния параметров электроформования на управление морфологией и диаметром нановолокон ацетилацетонат циркония/полиакрилонитрил // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. Т. 9-1 (87). С. 67 – 73

Аннотация: Методом электроформования раствора, содержащего полиакрилонитрил и ацетилацетонат циркония, были приготовлены композитные волокна и волокна из чистого ZrO₂ со средним диаметром от 290 до 400 нм и от 60 до 75 нм - соответственно. Показана возможность управления структурой и размерами композитных (не отожженных) волокон и волокон из чистого ZrO₂ (полученных после отжига композитных волокон при 800 °С), за счет варьирования параметров электоформования и режимов приготовления раствора.

29. Коренков Виктор Васильевич, Тюрин Александр Иванович, Родаев Вячеслав Валерьевич, Жигачев Андрей Олегович, Умрихин Алексей Викторович, Пирожкова Татьяна Сергеевна, Головин Юрий Иванович, Низкотемпературная деградация композитной atz-керамики, армированной многостенными углеродными нанотрубками // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. № 5–6. С. 37 – 49

Аннотация: Изучено влияние водяных паров на структурную устойчивость и механические свойства керамик на основе бадделеита (природного минерала диоксида циркония) и химически осажденного ZrO₂ , армированных углеродными нанотрубками. Показано, что эти композиты обладают высокими физико-механическими свойствами и повышенной устойчивостью к старению в гидротермальных условиях. Полученные в работе композиты на основе бадделеита и стабилизированные СаО характеризуются скоростью старения более чем на порядок меньшей, чем в случае коммерческих керамик, стабилизированных Y₂О₃. Введение углеродных нанотрубок в состав композитов и использование метода искрового плазменного спекания способствуют ингибированию роста размеров зерна, уменьшению масштабного эффекта в твердости, при этом трещиностойкость K_C в гидротермальных условиях уменьшается слабее, чем в композитах, не содержащих нанотрубок.

Публикации 2018 год

1. Дмитриевский Александр Александрович, Жигачева Дарья Геннадиевна, Жигачев Андрей Олегович, Тюрин Алексанлр Иванович, Вишняков Александр Дмитриевич, Овчинников Петр Николаевич, Влияние содержания корунда на механические свойства композиционной керамики ZrO₂(CaO) – Al₂O₃ // Вестник ТГУ (серия естественные и технические науки). 2018. №122. С.84

Аннотация: Исследованы зависимости комплекса механических свойств наноструктурированной композиционной керамики ZrO₂(CaO) - Al₂O₃ от соотношения концентраций диоксида циркония (стабилизированного CaO) и корунда. Установлено, что спеченные при температурах T ≤ 1300 ⁰C композиты ZrO₂(CaO) - Al₂O₃ обладают оптимальным соотношением микротвердость/вязкость разрушения при концентрации корунда C_Al2O3 = 5%. Показано, что для композитов ZrO₂(CaO) - Al₂O₃ с содержанием C_Al2O3 = 5% характерны высокие значения прочности на изгиб.

2. Жигачев Андрей Олегович, Головин Юрий Иванович, Родаев Вячеслав Валерьевич, Умрихин Алексей Викторович, Влияние примесей диоксида кремния на фазовый состав и механические свойства керамики на основе диоксида циркония // Четвертый междисциплинарный научный форум с международным участием "Новые материалы и перспективные технологии». Москва. 27-30 ноября 2018 г./ Сборник материалов. 2018. №1. С.198

Аннотация: Выявлен эффективный способ управления фазовым составом Ca-TZP керамики за счет введения SiO₂. Полученные результаты показывают возможность использования бадделеита в качестве исходного сырья для приготовления Ca-TZP керамики.

3. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Самодуров Александр Алексеевич, Дивин Александр Георгиевич, Новый подход и экспресс-метод определения кинетических теплофизических характеристик материалов // Информационно-сенсорные системы в теплофизических исследованиях: сборник научных статей. В 2-х т. Тамбов, 6 – 9 ноября 2018 г. С.195

Аннотация: Предложен и экспериментально апробирован новый нестационарный и неразрушающий экспресс-метод определения кинетических теплофизических свойств широкого спектра материалов (металлы, керамики, полимеры, композиты и др.) или изделий без вырезания из них образцов определенной формы.

4. Головин Юрий Иванович, Жигачев Александр Олегович Клячко Наталия Львовна Кабанов Александр Викторович, Локализация нанодеформационного воздействия магнитных наночастиц на макромолекулярные объекты физическими и биохимическими методами // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2018. №9. С.1188

Аннотация: Описан новый магнитомеханический подход в биомедицине, основанный на колебательно-вращательных движениях магнитных наночастиц (МНЧ) в негреющем магнитном поле (МП) с частотой 0.1–1000 Гц. Нанодеформации, создаваемые при этом в ассоциированных макромолекулах, могут быть использованы для селективного управления их свойствами. Представлены модели молекулярно-локального воздействия, проведена оценка возможности индуцирования биохимического ответа путем деформации биомембран и мембранных структур. Представлен способ макроскопического ограничения объема активации МНЧ в градиентном МП.

5. Головин Юрий Иванович, Коренков Виктор Васильевич, Разливалова Светлана Сергеевна, Влияние малоамплитудных колебаний нагрузки на жесткость и твердость Al и W в нагруженных наноконтактах // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2018. №9. С.1302

Аннотация: Методом непрерывного измерения жесткости (CSM) исследовано влияние малоамплитудных осцилляций на механические свойства Al и W в наноконтактах. Установлено, что дополнительное наложение осцилляций вплоть до некоторой критической амплитуды не влияет на механизмы, кинетику и величину пластической деформации материала. Определены пороговые значения амплитуды и частоты таких осцилляций для Al (2.5 нм) и W (3.5 нм).

6. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Головин Дмитрий Юрьевич, Самодуров Александр Алексеевич, Новые средства выявления трещин, расслоев и других дефектов в материалах и изделиях методами высокоскоростной термографии // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2018. №9. С. 1320

Аннотации: Описан ряд новых средств неразрушающего термографического контроля, основанных на видеоре-гистрации с помощью тепловизора инфракрасного излучения (ИК) поверхности контролируемого изделия, инициированного кратковременным нагревом электрическим током или потоком горяче-го воздуха. Разработанные средства позволяют обнаруживать трещины, расслои, непровары и дру-гие дефекты, как с наружной, так и с внутренней стороны оболочечной конструкции, недоступной для прямого наблюдения.

7. Дмитриевский Александр Александрович., Жигачева Дарья Геннадиевна, Жигачев Андрей Олегович, Тюрин Алексанлр Иванович, Вишняков Александр Дмитриевич, Топчий Алексей Андреевич, Механические свойства композиционной керамики ZrO2(CaO) - Al2O3 с различным содержанием корунда // 60 Международная научная конференция «Актуальные проблемы прочности», 14–18 мая 2018 года, Витебск, Беларусь: материалы конференции. С.122

Аннотации: Комплексный анализ зависимостей микротвердости, вязкости разрушения и прочности на изгиб от концентрации корунда в композиционных керамиках ZrO2(CaO)-Al2O3 позволяет заключить, что оптимальное соотношение их механических свойств достигается при концентрации корунда C_Al2O3= 5%

8. Головин Юрий Иванович, Тюрин Александр Иванович, Коренков Виктор Васильевич, Родаев Вячеслав Валерьевич, Жигачев Андрей Олегович, Умрихин Алексей Викторович, Пирожкова Татьяна Сергеевна, Разливалова Светлана Сергеевна, Влияние углеродных нанотрубок на прочностные характеристики наноструктурированных керамических композитов для биомедицины // Российские нанотехнологии. 2018. №34. С.68

Аннотации: В работе изучена связь между условиями синтеза, структурой и свойствами разработанной авторами инженерной наноструктурированной композитной циркониевой керамики на основе бадделеита (природного минерала диоксида циркония) и модифицирующих добавок. Разработанные композиты обладают высокими физико-механическими свойствами, по уровню не уступающими, а по ряду качеств даже превосходящими аналогичные керамики из преципитированного диоксида циркония (плотность — до 0.95 от теоретической; твердость — до 12 ГПа, модуль Юнга — 220 ±15 ГПа; вязкость разрушения — до 9 МПа∙м0.5). Показано, что введение углеродных нанотрубок (УНТ) изменяет физико-механические свойства полученных керамик — несколько снижает твердость, но при этом происходит рост вязкости разрушения KC (более чем на 10 %).

9. Жигачева Дарья Геннадиевна, Дмитриевский Александр Александрович, Тюрин Александр Иванович, Жигачев Андрей Олегович, Ефремова Надежда Юрьевна, Лапшева Татьяна Александровна, Столяров Андрей Александрович, Влияние соотношения концентраций диоксида циркония и оксида алюминия на структуру, фазовый состав и пористость композиционной керамики ZrO2(CaO)–Al2O3 // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2018. №122. С.97

Аннотация: Исследованы зависимости фазового состава (соотношения долей моноклинной, тетрагональной и кубической фаз диоксида циркония), средних размеров кристаллитов ZrO2 и Al2O3 и пористости наноструктурированной композиционной керамики ZrO2(CaO)–Al2O3 от соотношения концентраций диоксида циркония (стабилизированного CaO) и корунда. Установлено, что спеченные при температурах T ≤ 1300 C композиты ZrO2(CaO)–Al2O3 с содержанием корунда 5 % < CAl2O3 < 25 % обладают низкой пористостью (П ~ 1 %), характеризуются высоким содержанием тетрагональной фазы диоксида циркония (Сt-ZrO2 ~ 96 %) и имеют средний размер кристаллитов Dt-ZrO2 ~ 80 нм, что обеспечивает им высокие значения микротвердости и вязкости разрушения.

10. Пирожкова Татьяна Сергеевна, Викторов Сергей Дмитриевич, Кочанов Алексей Николаевич, Тюрин Александр Иванович, Картирование локальных физико-механических свойств отдельных фаз и межфазных границ сложных поликристаллических материалов на примере образцов горных пород // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2018. №122. С.217

Аннотация: Методами микро- и наноиндентирования были определены локальные физико-механические свойства отдельных минеральных фаз и включений сложных поликристаллических образцов ряда горных пород (поликристаллические железистые кварциты, гранит и антрацит). Проведено картирование и построены карты распределения механических свойств и показана их корреляция с морфологией исследованных образцов. Выявлены немонотонные зависимости и исследованы размерные эффекты в твердости отдельных минеральных компонентов и включений исследованных образцов горных пород в микро- и наношкале.

11. Жигачева Дарья Геннадиевна, Пирожкова Татьяна Сергеевна, Тюрин Александр Иванович, Топчий Алексей Андреевич, Дмитриевский Александр Александрович, Трибологические свойства композиционной керамики Zro2(Cao)–Al2O3 с различным содержанием корунда // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2018. №122. С.390

Аннотация: Исследовано влияние концентрации корунда (5 % < CAl2O3 < 12,5 %) в наноструктурированной композиционной керамике ZrO2(CaO)–Al2O3 на ее трибологические свойства (коэффициент трения и износ). Установлено, что в исследуемом интервале концентраций корунда коэффициент трения остается неизменным (с учетом погрешности измерений), а износ композита монотонно нарастает по мере увеличения CAl2O3.

12. Тюрин Александр Иванович, Коренков Виктор Васильевич, Родаев Вячеслав Валерьевич, Жигачев Андрей Олегович,, Умрихин Алексей Викторович, Дмитриевский Александр Александрович, Пирожкова Татьяна Сергеевна, Разливалова Светлана Сергеевна, Прочностные характеристики новых наноструктурированных керамических композитов на основе диоксида циркония, модифицированных углеродными нанотрубками // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2018. №122. С.538

Аннотация: Исследовано влияние углеродных нанотрубок на прочностные характеристики новых наноструктурированных керамических композитов на основе бадделеита. Разработанные композиты обладают высокими физико-механическими свойствами (твердость – до 12 ГПа, модуль Юнга – 220 ± 15 ГПа; вязкость разрушения – до 9 МПа∙м0,5, плотность – до 95 % от теоретической). Таким образом, полученные композиты по своим свойствам не уступают, а по ряду свойств даже превосходят аналогичные керамики из преципитированного диоксида циркония. Показано, что введение углеродных нанотрубок (УНТ) влияет на физико-механические свойства полученных керамик – несколько снижает твердость и повышает вязкость разрушения KC (более чем на 10 %).

13. Денисов Андрей Александрович, Шибков Александр Анатольевич, Золотов Александр Евгеньевич, Гасанов Михаил Фахратдинович, Желтов Михаил Александрович, Скачки электродного потенциала сплава АМг6 в ходе прерывистой деформации Портевена–Ле шателье в водном растворе электролита // Вестник ТГУ Серия естественные и технические науки. 2018. №122. С.79

Аннотация: Экспериментально установлено, что прерывистое течение Портевена–Ле Шателье сплава АМг6, деформируемого в водной среде, сопровождается прерывистым электрохимическим откликом – отрицательными скачками электродного потенциала образца, возникающих одновременно со скачками механического напряжения на кривой деформирования. Статистический и фрактальный анализ скачкообразной составляющей электродного потенциала свидетельствует о наличии долговременных корреляций в структуре электрохимического отклика, характерных для состояния самоорганизующейся критичности.

14. Денисов Андрей Александрович, Шибков Александр Анатольевич, Золотов Александр Евгеньевич, Гасанов Михаил Фахратдинович, Желтов Михаил Александрович, Высокочастотные исследования in situ динамики деформационных полос и скачков электродного потенциала при прерывистой ползучести алюминий-магниевого сплава в водной среде // Вестник ТГУ Серия естественные и технические науки. 2018. №122. С.387

Аннотация: Экспериментально установлено, что прерывистая ползучесть сплава АМг6, деформируемого в водной среде (3 %-м растворе NaCl), сопровождается прерывистым электрохимическим откликом – скачками электродного потенциала образца. C использованием высокоскоростной видеосъемки установлено, что скачок электродного потенциала с длительностью переднего фронта ~ 1–3 мс происходит одновременно с зарождением и начальной быстрой стадией расширения полосы деформации. Обсуждается возможный механизм возникновения скачков электродного потенциала в условиях прерывистой ползучести алюминиевого сплава.

15. Шибков Александр Анатольевич, Желтов Михаил Александрович, Гасанов Михаил Фахратдинович, Золотов Александр Евгеньевич, Низкочастотная дискретная акустическая эмиссия в ходе прерывистой ползучести алюминиевого сплава // Вестник ТГУ Серия естественные и технические науки. 2018. №123. С.570

Аннотация: Динамика деформационных полос и дискретная акустическая эмиссия в ходе прерывистой ползучести сплава АМг6 исследовалась с помощью высокоскоростной видеосъемки. Результаты показывают, что триггером макроскопической деформационной ступени на кривой ползучести является зарождение первичной полосы деформации,

которая генерирует характерный сигнал акустической эмиссии длительностью порядка нескольких миллисекунд. Результаты подтверждают механизм генерирования сигнала акустической эмиссии, связанный с кооперативным выходом дислокаций на внешнюю поверхность образца.

16. Шибков Александр Анатольевич, Золотов Александр Евгеньевич, Гасанов Михаил Фахратдинович, Желтов Михаил Александрович, Проскуряков Кирилл Андреевич, Влияние импульсного лазерного ИК-излучения на динамику и морфологию деформационных полос в алюминий-магниевом сплаве // Физика твердого тела. 2018. №9. С. 1632

Аннотация: Методом высокоскоростной видеосъемки исследовали динамику и морфологию деформационных полос в условиях одновременного действия механической нагрузки и импульсного лазерного ИК-излучения на поверхность алюминий-магниевого сплава АМг6. Определены условия, при которых пробивание лазерным импульсом сквозного отверстия диаметром на порядок меньшим толщины плоского образца вызывает развитие сложной пространственно-временной структуры деформационных полос и макроскопического скачка на диаграмме растяжения. Выявлены морфологические переходы, связанные с изменением типа и формы полос и их пространственно статистического распределения при изменении плотности энергии лазерного импульса. Обсуждается возможный механизм этого явления.

17. Шибков Александр Анатольевич, Золотов Александр Евгеньевич, Гасанов Михаил Фахратдинович, Желтов Михаил Александрович, Проскуряков Кирилл Андреевич, Кочегаров Сергей Сергеевич, Разрушение алюминий-магниевого сплава при воздействии импульсного лазерного излучения в условиях ползучести // Физика твердого тела. 2018. №35. С. 2240

Аннотация: С помощью высокоскоростной видеосъемки исследовали стадию предразрушения и развитие магистральной трещины, инициированные импульсным лазерным ИК-излучением на поверхность алюминий-магниевого сплава АМг6, деформируемого одноосным растяжением в условиях ползучести. Выявлена роль макрополос пластической деформации в развитии последнего деформационного скачка амплитудой ~ 10%, зарождении и распространении магистральной трещины. Обсуждается возможный механизм разрушения.

18. I. Vigdorovich, L.E. Tsygankova, N. V. Shel, L.G. Knyazeva, A.V. Dorokhov, A.A. Uryadnikov, Protection of carbon steel against atmospheric corrosion by volatile inhibitors of IFKhAN series at high concentrations of CO₂, H₂S and NH₃ // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2018. №3. С.180

    Аннотация: The possibility of using a volatile inhibitor IFHAN-118 in media with a high content of ammonia, sulfur oxide IV, hydrogen sulfide in air has been investigated.

19. E. Tsygankova, V.I. Vigdorovich, A.N. Dorokhova,  A.V. Dorokhov, L.G. Knyazeva, A.A. Uryadnikov, The use of volatile inhibitors to suppress corrosion of metals in the atmosphere of livestock buildings // Biomedical Journal of Scientific & Technical Research. 2018. №1. С.4

Аннотация:Analyzed the possibility of using volatile inhibitors in livestock buildings.

20. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Шель Н.В, Защитная эффективность летучего ингибитора ИФХАН-118 на начальных стадиях коррозии углеродистой стали, латуни и меди // Коррозия: материалы, защита. 2018. №3. С. 26

Аннотация: Методом линейного поляризационного сопротивления изучены начальные стадии коррозии углеродистой стали Ст3, латуни Л62 и меди М1 в присутствии летучего ингибитора ИФХАН-118 при 100%-ной относительной влажности воздуха

21. В.И. Вигдорович, Л.Е. Цыганкова, Н.В. Шель, М.Н. Есина, Е.Д. Таныгина, А.А. Урядников, Универсализм ингибиторов сероводородной и углекислотной коррозии в условиях нефтедобычи и переработки // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. №3. С.48

Аннотация: Предложены качественные критерии универсальности ингибиторов сероводородной и углекислотной коррозии и их количественные показатели при коррозии углеродистой стали. Они включают максимальную величину общей скорости коррозии в присутствии H2S и СО2 и при одновременном ограничении концентрации самих замедлителей

22. I. Vigdorovich, L.E. Tsygankova, A.N. Dorohova, A.V. Dorohov, L.G. Knyazeva and A.A. Uryadnikov, Protective ability of volatile inhibitors of IFKhAN series in atmospheric corrosion of brass and copper at high concentrations of CO2, NH3 and H2S in air // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2018. №7. С. 339.

Аннотация: The possibility of using volatile inhibitors to protect metal products from atmospheric corrosion in conditions of high ammonia and hydrogen sulfide has been studied.23.  Л.Е. Цыганкова, А.А. Урядников, Е.Д.Таныгина, О.В. Алехина, М.Н.Урядникова, Интегральные токсикологические характеристики растворов простейших одноосновных карбоновых кислот как исходных продуктов синтеза ингибиторов коррозии // Практика противокоррозионной защиты. 2018. С.42Аннотация: Проведена оценка интегральной токсичности растворов ряда карбоновых кислот посредством измерения их химического потребления кислорода (ХПК) и биохимической потребности в кислороде для биоразложения веществ микроорганизмами (БПК5)

24. В.И. Вигдорович, Л.Е. Цыганкова, Н.В. Шель, Е.Ю. Шель, Князева Л.Г., А.В.Дорохов, А.А. Урядников, Моделирование коррозионно-агрессивных атмосфер для оценки эффективности летучих ингибиторов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. С. 46

Аннотация: Предложен способ моделирования агрессивных атмосфер, необходимых для проведения испытаний в коррозионных средах, максимально приближенных к натурным. Способ позволяет моделировать воздушные атмосферы, содержащие газообразные стимуляторы коррозии (СК) как микрокомпоненты воздуха.

25. I. Vigdorovich, L.E. Tsygankova, N.V. Shel, E.D. Tanygina, M.N. Esina, A.A. Uryadnikov, Universalism of hydrogen sulfide and carbon dioxide corrosion inhibitors in conditions of oil production and processing // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. С. 210

Аннотация: Investigated the universalism of inhibitors in conditions of carbon dioxide corrosion of steel St3.

26. В.И. Вигдорович, Н.В. Шель, Л.Г. Князева, Л.Е. Цыганкова, В.В.Остриков, Проницаемость масляных пленок молекулами воды, оксида серы (iv) и кислорода // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. С. 24

Аннотация: Изучена проницаемость пленок синтетических масел водой при повышенном содержании в воздухе оксида серы IV.

27. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Алехина О.В., Урядникова М.Н., Шель Н.В., Зарапина И.В., Прохоренков В.Д., Селективность глауконита при сорбции катионов металлов из водных растворов в динамических условиях // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. С. 923

Аннотация: Изучена сорбционная способность глауконита по отношению к катионам жесткости в динамических условиях

28. В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, Н. В. Шель., Роль предшествующих параллельных химических реакций и реакционноспособных нанокластеров в процессах фазовых превращений интерметаллических соединений // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2018. С. 565

Аннотация:  Изучение роли предшествующих параллельных химических реакций и реакционноспособных нанокластеров в процессах фазовых превращений интерметаллических соединений.

Публикации 2017 год

1. В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, М. Н. Есина, Н. В. Шель., М. С. Омутков, Я. А. Пустынников, Совместная сорбция катионов Ni (II) и Cu (II) концентратом глауконита из проточных нитратных растворов // Химическая технология. 2017. Т.18. №9. С.426 – 431

Аннотация: Исследована совметсная сорбция катионов Ni (II) и Cu (II) из проточных нитратных растворов с суммарной их концентрацией порядка 0,1 ммоль/л 95%-ном концентратом глауконита.

2. V.I. Vigdorovich, L.E. Tsygankova, N.V. Shel, M.N. Esina, M. S. Omutkov, Ya. A. Pustynnikov, Sorption of Metal Cations on Natural Sorbents: Current State, Problems and Prospects // Polymer science/2017. Series D. Vol. 10 4. P. 341 – 346

Аннотация: Data obtained in recent years that characterize the sorption capacity of natural sorbents with respect to the cations of a number of metals from nonexchangeable solutions and working fluids are generalized. We develop a technique for estimating the slip of pollutants with solutions in which the concentration of toxic cations does not exceed regulatory requirements. A method for calculating the kinetic curves of sorption is considered, which makes it possible to estimate the concentration of the pollutant coming out of the adsorber and the specific dynamic capacity of the sorbent to any current point of time from the beginning of the process.

3. I. Vigdorovicha, A. V. Boldyrevb, L. E. Tsygankovac, N. V. Shel’d, A. A. Uryadnikovc, and M. N. Esina, Effect of Indifferent Electrolyte Concentration, Sorbent Thermal Treatment, pH, and the Nature of Ligands on the Sorption of Cu(II) Cations by Glauconite from Nitrate Solution // Theoretical foundations of chemical engineering. 2017. Vol. 51. No. 5. P. 798 – 803

Аннотация: The effect of preliminary thermal (100–300°C) and chemical (10% HCl) treatment of 95% glauconite concentrate exerted on the sorption removal of copper (II) cations from nitrate solutions with pH in the range of 5–7, including ammonia media. The effect of indifferent electrolyte (KNO3 in a concentration of 10–3 and 10–2 mol/L) on the sorption of copper(II) from a 3.4 × 10–3 M solution of Cu(NO3)2 has been estimated. It has been shown that a 99% level of the sorption purification from Cu2+ cations can be achieved.

4. В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, Н. В. Шель, М. Н. Есина, А. А. Урядников, Графическая интерпретация сорбции катионов металлов из проточных одно- и полиметальных растворов // Физикохимия поверхности и защита материалов, 2017. том 53. № 6. С. 667–672

Аннотация: Рассмотрена возможность графической интерпретации кинетики и уровня сорбционной очистки

проточных растворов, содержащих один или одновременно два либо три поллютанта. Рассмотрена интерпретация изотермы сорбции в координатах ρ, τ или ρ, V, где ρ – коэффициент сорбции, оцениваемый из уравнения ρτ = (С0 – Сτ)/С0 или ρV = (C0 – CV)/C0, и С0, Сτ и CV – соответственно начальная концентрация поллютантов и их концентрация к моменту времени τ от начала процесса, либо после выхода из адсорбера элюата объемом V. Рассмотрена сорбция на 95%-м концентратом глауконита БРТО их проточных растворов катионов Ni(II), Cu(II) и Zn(II) при их совместном присутствии в близкой начальной концентрации (~3 мг/л).

5. В. И. Вигдорович, Л. Е. Цыганкова, Н. В. Шель, Л. Г. Князева, А. А. Урядников, Н. Г. Ануфриев, Оценка парциальных вкладов компонентов антикоррозионной системы, формирующейся на корродирующей металлической поверхности, в ее интегральную защитную эффективность // Материаловедение и технология новых материалов. 2017. С. 2- 8

Аннотации: Предложен метод оценки парциальных вкладов отдельных компонентов противокоррозионных защитных систем (ЗС) в их интегральную эффективность при коррозии металлов любой природы в газовой или жидкой фазе и в условиях подземной коррозии, независимо от природы агрессивной среды и составляющих ЗС. Вклады компонентов и их различных концентраций в интегральную эффективность защитных систем могут быть оценены к любому моменту времени от начала коррозии.

6. Л. Е. Цыганкова, А. А. Зверева, Н. Альшика, Ю. В. Гаврилов, О. В. Алехина, Накопление электролитического водорода углеродными нанотрубками // материалы специального назначения. 2017. С. 31 – 38

Аннотации: Изучено накопление электролитического водорода, получаемого в 5 М растворе КОН, двух-трехстенными углеродными нанотрубками (УНТ), нанесенными на стальную мембрану и инкапсулированными слоем электролитического железа толщиной 10 нм. УНТ получены каталитическим пиролизом метана и характеризуются внутренним диаметром 2—4 нм, длиной до 10 мкм и более и удельной поверхностью 600—800 м2г–1. Исследования проведены посредством электрохимической диффузионной методики, циклической вольтамперометрии и спектроскопии электрохимического импеданса. Показано, что емкость хранения водорода в УНТ изменяется в пределах 4—25% в зависимости от содержания нанотрубок в композите.

7. I. Vigdorovicha, L.E. Tsygankovab, M.N. Esinab, A.A. Uryadnikovb, N.V. Shel, Calculation of the dynamic sorbent capacity in the presence of two sorbates // Journal of Water Process Engineering. 2017. №20. P. 180 – 186

Аннотации: The aim of this work is to develop a method for calculating the dynamic capacity of the sorbent and the relative sorption capacity of two sorbates simultaneously present in the solution, at any time from the beginning of the process. Experimental data are an illustration of the possibility of this method, applicable to any sorbates and sorbents, regardless of their nature. As an example the kinetics and dynamics of joint sorption of Ni (II) and Cu (II) cations from the flow of chloride solutions on glauconite concentrate in porous bed were studied at a total concentration of about 0.1 mM. The influence of parameters (the solution flow rate, height of adsorbent layer, duration of sorption process) was investigated. Analytical dependencies are developed allowing to calculate specific dynamic capacity of the sorbent toward Ni(II) and Cu(II). Their relative adsorption capacity is estimated in any time from the beginning of the process at the different ratio of their initial concentrations. The possibility of calculating the specific dynamic capacity of the sorbent at a concentration of sorbates in the effluent solution corresponding to the legal level required by the Russian law is shown.