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

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель переносу маси для моделювання процесу атомізації на базі методу нульового градієнта та дельта-функції Дірака. З використанням розробленої моделі показано, що основною причиною нелінійності статичної характеристики атомно-десорбційного спектрометра є нестабільність оптичних параметрів вимірювальної системи. Створено структурну модель вимірювального вузла з вертикальним електротермічним атомізатором, що дало змогу поліпшити стабільність оптичних параметрів вимірювальної системи та на 60 % зменшити похибку вимірювання атомно-абсорбційних спектрофотометрів. Лінеаризовано статичну характеристику такого спектрометра завдяки використанню вертикального капілярного електротермічного атомізатора та логарифмування вихідного сигналу вимірювальної системи, що дозволило значною мірою розширити діапазон вимірювання та збільшити до 70-ти кількість елементів. Наведено модифікований атомно-абсорбційний метод з використанням капілярного електротермічного атомізатора, на основі якого уніфіковано основні параметри вимірювальної схеми, вдвічі збільшено чутливість перетворення та збільшено вірогідність контролю до значення 0,94.

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

Розглянуто проблему геометричного моделювання фігуративної точки багатокомпонентної системи без обмеження кількості компонентів, а також поверхні фазового переходу системи на прикладі поверхні ліквідусу. До головних результатів слід віднести методи побудови проекцій точки, що належить багатовимірному симплексу, на двовимірні проекційні поля багатовимірного простору зі збереженням метричних характеристик і проекційних зв'язків. Розроблено алгоритми геометричного моделювання поверхні фазового переходу багатокомпонентної системи, що дає змогу прогнозувати температуру фазового переходу і температуру плавлення системи у будь-якій фігуративній точці з використанням в якості вихідних даних діаграм стану складових двокомпонентних систем з одним спільним компонентом. Створено програму, що дозволяє моделювати склад системи та прогнозувати її температуру плавлення з урахуванням діаграм складових двокомпонентних систем із одним спільним компонентом.

  Скачати повний текст

Наведено формулювання фізичних співвідношень середовища з суттєвим внутрішнім тертям для умов плоскої деформації. Розроблено методики та створено випробувальний лабораторний комплекс для дослідження закономірностей деформування середовища з суттєвим внутрішнім тертям за умов плоскої деформації. Обгрунтовано доцільність введення спеціальних інваріантів і траєкторій навантаження, найбільш ефективних для досліджень закономірностей деформування середовища з суттєвим проявом внутрішнього тертя за умов плоскої деформації. За результатами експериментальних досліджень обгрунтовано нелінійні фізичні співвідношення плоскої задачі з урахуванням внутрішнього тертя, розроблено ітераційні алгоритми, програмне та лабораторне забезпечення її розв'язання. Для перевірки достовірності результатів розв'язання сформульованої задачі проведено її паралельне комп'ютерне та стендове моделювання з визначення бокового тиснення масиву сипкого середовища на підпірну стінку для випадку її зміщення.

  Скачати повний текст

Наведено формулювання фізичних співвідношень середовища з суттєвим внутрішнім тертям для умов плоскої деформації. Розроблено методики та створено випробувальний лабораторний комплекс для дослідження закономірностей деформування середовища з суттєвим внутрішнім тертям за умов плоскої деформації. Обгрунтовано доцільність введення спеціальних інваріантів і траєкторій навантаження, найбільш ефективних для досліджень закономірностей деформування середовища з суттєвим проявом внутрішнього тертя за умов плоскої деформації. За результатами експериментальних досліджень обгрунтовано нелінійні фізичні співвідношення плоскої задачі з урахуванням внутрішнього тертя, розроблено ітераційні алгоритми, програмне та лабораторне забезпечення її розв'язання. Для перевірки достовірності результатів розв'язання сформульованої задачі проведено її паралельне комп'ютерне та стендове моделювання з визначення бокового тиснення масиву сипкого середовища на підпірну стінку для випадку її зміщення.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено теоретичну модель дифракції з урахуванням динамічних ефектів когерентного та дифузного розсіяння в гетерогенних епітаксійних, а також іонно-імплантованих кристалічних структурах. Надана модель самоузгоджено враховує для кожного шару наявність в інтенсивності дифракції динамічної дифузної компоненти, а також екстинкцію когерентної компоненти за рахунок дифузного розсіяння. Вперше враховано особливості динамічної взаємодії між шарами, що зведена до відповідних рекурентних співвідношень між когерентними складовими коефіцієнтів відбиття окремих шарів. В цій моделі враховано інтерференцію когерентних хвиль, що розсіюються різними шарами та підкладкою в багатошарових епітаксійних структурах. У разі врахування амплітуди розсіяння кожним неоднорідним шаром модель передбачає його розбиття на однорідні підшари. Вперше здійснено повну адекватну кількісну пошарову характеризацію вказаних гетероструктур з одержанням нової інформації про характеристики дефектів, ефекти сегрегації та взаємодифузії, а також уточнити хімічний склад, товщини окремих шарів, профілі деформації.

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

Досліджено проблеми вивчення машинобудівного матеріалознавства та гумнітарних дисциплін у вищих професійних училищах на основі інтегративного підходу. Визначено методологічні, психологічні та педагогічні передумови формування інтегрованих знань і уявлень учнів з різноциклових дисциплін. Розроблено модель інтегративного підходу щодо вивчення матеріалознавства та гуманітаринх дисциплін. На підставі визначених передумов обгрунтовано дидактичні принципи відбору змісту навчальної інформації (мотиваційного забезпечення, асоціативності, особистісного підходу, індивідуалізації та рефлективності), які відповідають певній сфері структури особистості учня, розроблено критерії добору гуманітарних знань. Удосконалено зміст матеріалознавства, визначено ефективні форми та методи навчання. Розроблено методику вивчення матеріалознавста, яка дозволяє сформувати в учнів уявлення щодо професійного, естетичного, економічного аспектів навчальної дисципліни. Розкрито інтеграційний потенціал взаємодіючих дисциплін за допомогою субмеханізмів інтеграції. Доведено вплив нової методики вивчення машинобудівного матеріалознавства та відповідної моделі інтегративного підходу щодо вивчення даного навчального предмету та гуманітарних дисциплін на успішність і творчий розвиток учнів.

  Скачати повний текст

Уперше побудовано та досліджено математичну модель інформаційно-пошукової технології управління процесами аналізу та визначення складу матеріалів з урахуванням ризиків, витрат і часу реалізації, що дає змогу оптимізувати склад і структуру робіт з підготовки, проведення та використання результатів аналізу. Запропоновано метод побудови технології зі зниженим ризиком аналізу для визначення оптимального рівня додаткових витрат (що знижують ризик) за умов інформаційно-пошукової технології аналізу складу матеріалів. Розроблено методи оптимального виділення складових матеріалів. Наведено узагальнену схему технології аналізу складу матеріалів, яка передбачає використання розроблених методів і засобів інформаційно-пошукової технології аналізу складу матеріалів.

  Скачати повний текст

З використанням методу повних діаграм деформування встановлено загальні закономірності кінетики руйнування матеріалів різних класів з урахуванням впливу раптових змін у режимі навантаження на різних стадіях деформування. Проведено комплексне оцінювання структури матеріалів за статичного розтягу та складного режиму навантаження (статичний розтяг - раптове підвищення швидкості деформації - статичний розтяг) за трьома незалежними методами, а саме: з використанням феноменологічної моделі накопичення пошкоджень у металах, а також за методами тонких фольг і АЕ-сканування. Установлено, що раптові зміни у режимі навантаження стрибком збільшують ступінь розпушення матеріалу та призводять до часткового "розм'якшення" матриці сталі. Теоретично й експериментально обгрунтовано спосіб прогнозування кінетики процесу накопичення пошкодженості у матеріалі за дослідженого складного режиму навантаження та підходи для моделювання процесів деформування та руйнування пластичних матеріалів з урахуванням впливу раптових змін у режимі навантаження.

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст

Розглянуто перетворення у підсистемі взаємодіючих домішок і дефектів у напівпровідникових монокристалах і ферит-гранатових плівках. Установлено закономірності утворення впорядкованих структур у дефектно-домішковій підсистемі внаслідок їх самоорганізації під впливом лазерного опромінення. Систематично вивчено особливості поведінки нанодисперсних матеріалів і низькорозмірних структур у полі лазерного випромінення. Запропоновано та реалізовано спосіб стимуляції інтеркаляційних процесів за допомогою лазерного опромінення. Одержано інтеркалати на основі InSe, GaSe, графіту з унікальними фізико-хімічними властивостями. Розроблено й оптимізовано методику одержання пористого активованого вуглецю для електрохімічних конденсаторів надвеликої ємності. Показано, що впровадження в активований вуглець металів з високою густиною електронних станів (Cr, Mn, Er) підвищує питому ємність подвійного електричного шару в системі активований вуглець / електроліт.

  Скачати повний текст

Побудовано математичну модель процесу дисипативного розігріву елементів конструкцій за циклічного навантаження із нестаціонарними умовами теплообміну з навколишнім середовищем, яка враховує залежність теплофізичних, механічних характеристик матеріалу та джерел тепла від температури. Розширено область застосування методу послідовних інтервалів для розв'язання нелінійної теплопровідності з урахуванням залежності від температури теплофізичних, механічних характеристик матеріалу та джерел тепла. Запропоновано розбиття на інтервали за часом і координатою для процесів дисипативного розігріву.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий метод оптичної спекл-кореляції, заснований на використанні архітектури корелятора спільного перетворення (КСП). Розроблено новий нелінійний фільтр, принцип дії якого полягає у бінаризації спільного енергетичного спектра (СЕС) КСП з використанням кільцевого медіанного порогу. Створено інформаційно-вимірювальну систему (ІВС) на базі нового методу оптичної спекл-кореляції. Проаналізовано похибки даної системи за допомогою тестових спекл-зображень. Обгрунтовано доцільність застосування оптико-цифрової ІВС, в якій для реалізації операцій кореляції фрагментів спекл-зображень використано КСП з бінаризацією кільцевим медіанним порогом. Досліджено процеси деформування та руйнування листових дюралюмінієвих зразків та поперечні переміщення сталевих балкових зразків з використанням розробленої системи. Створено діючий макет гібридного оптико-цифрового спекл-корелятора з цифровим першим каскадом та оптичним другим каскадом та проаналізовано тестові спекл-зображення.

  Скачати повний текст

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

  Скачати повний текст