Отправить новость
636 просмотров Версия для печати

Цитируемые ученые: технологии инкапсулирования генетического материала и эволюция жаропрочной стали

Проект «Цитируемые ученые» подвел итоги публикационной активности политехников на Сервере учета публикаций вуза за первый месяц 2018 года. Всего в январе, по данным отдела развития публикационной активности ТПУ, на сервере зарегистрированы 26 статей в журналах с высоким импакт-фактором, 22 статьи опубликованы в журналах первого и второго квартилей (Q1 и Q2).

Фото: gotheprimalway.com

Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ среди представленных на сервере публикаций имеет индекс Хирша 44. Самый высокорейтинговый журнал, в котором опубликовались политехники, имеет импакт-фактор 5,72.

Самой популярной в медиа стала статья младшего научного сотрудника Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Александра Тимина,  опубликованная в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (IF 5,72; Q1). В отделе развития публикационной активности ТПУ отмечают, что работа ученого получила самые высокие альтметрические показатели — 21 читатель в научной социальной сети Mendeley, также статья набрала 10 твитов. Добавим, что об исследовании в 2017 году также выходили публикации в федеральных и региональных СМИ.

Также в январе для молодых ученых Томского политеха состоялся вебинар, на котором доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, руководитель пяти научно-исследовательских проектов Совета по грантам Президента РФ и РФФИ, кандидат физико-математических наук  Дмитрий Глушков рассказал о том, как получить грант на свое научное исследование. Запись вебинара доступна по ссылке.

Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий

Александр Тимин, младший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Fehse B. (h-индекс: 44) и др.

Журнал: Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (IF 5,72; Q1)

Статья: Эффективное редактирование генов посредством невирусной доставки системы CRISPR-Cas9 с использованием полимерных и гибридных микроносителей

В научной работе представлены разработанные учеными ТПУ и их партнерами уникальные кремний-модифицированные микроносители для эффективного инкапсулирования генетического материала — РНК — и инструменты генетического редактирования (CRISPR-Cas9). Установлено, что данные материалы безопасны, способны переносить больше генетического материала, чем коммерчески доступные препараты на основе липосом. Кроме того, показана высокая эффективность редактирования в клетках Hek293T (более 30 %). Такой высокий процент отредактированных клеток позволяет нам говорить о высоком потенциале использования таких микроносителей для лечения наследственных заболеваний. Подробнее об исследовании →

Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов

Галина Няшина, инженер лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Гений Кузнецов, профессор Инженерной школы энергетики, Павел Стрижак, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов

Журнал: Journal of Cleaner Production (IF 5,715; Q1)

Статья: Энергетические и экологические аспекты сжигания водоугольных и органоводоугольных топлив

В статье показаны результаты экспериментальных исследований максимальных концентраций антропогенных выбросов при сжигании типичного (бурого низкосортного) угля в традиционном для теплоэнергетики пылевидном состоянии, а также при сжигании в составе водоугольной (ВУТ) и органоводоугольных (ОВУТ) топливных суспензий.

Температура в модельной камере для сжигания топлива варьировалась от 500 до 1000 0С. Научным коллективом были выполнены измерения концентраций CO, CO2, NOx, SOx, а также вычислены относительные значения концентраций антропогенных выбросов с учетом ключевых энергетических характеристик топлива: теплоты сгорания, удельной массы горючего компонента в смеси, удельной получаемой энергии в расчете на стоимость топлива.

«Полученные данные свидетельствуют о значительных различиях не только в концентрациях анализируемых антропогенных выбросов, но также во времени, в течение которого эти концентрации остаются высокими», — подчеркивают авторы исследования.

Кроме этого, ученые провели сопоставление предельных условий (пороговых или минимальных температур устойчивого зажигания), необходимых и достаточных для сжигания исследованных топливных композиций, а также времени нагрева топлива и времени задержки зажигания. Был выполнен анализ инерционности процессов нагрева и зажигания топлив, определены особенности экологичного сжигания углей в составе суспензий ВУТ и ОВУТ при разных температурах (от минимальных, соответствующих началу устойчивого зажигания, до традиционных для теплоэнергетики).

«Результаты исследований показывают, что мониторинг температуры в камере сгорания является обязательным для обеспечения высоких экологических показателей. При температурах ниже 1000 0С возможно обеспечить стабильное сжигание топлива и значительно сократить выбросы по сравнению с традиционными высокотемпературными режимами (выше 1000 0С). Экспериментально нами было установлено, что концентрации оксидов серы и азота, образующихся при сжигании угля, в 3–5 раз выше, чем при сжигании водоугольных суспензий. Для углей и органоводоугольных топлив различия в концентрациях NOx и SOx достигают меньших значений. Так, выбросы оксидов азота и серы, образующиеся при сжигании ОВУТ, на 30–60 % ниже, чем при сжигании угля. Однако, если учесть стоимость компонентов ОВУТ, теплоты сгорания и концентраций антропогенных выбросов, то можно сделать вывод о большей эффективности органоводоугольных суспензий по сравнению с углями или традиционными водоугольными топливами. Если в качестве основного компонента ОВУТ использовать отходы углепереработки — фильт-кеки, то удельные показатели для таких видов топлива возрастают в 5–6 раз по сравнению с чистыми углями», — заключают ученые.

Максим Пискунов, ассистент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Павел Стрижак, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов

Журнал: Experimental Thermal and Fluid Science (IF 2,83; Q1)

Статья: Применение метода PLIF для изучения механизма вскипания и взрывного дробления неоднородных капель воды

В научной работе отмечается, что в последние годы актуальным является исследование высокотемпературных (более 700 °С) газопарокапельных систем. Результаты этих исследований способствуют развитию перспективных технологий в области очистки жидкостей от примесей. Также перспективными являются технологии тушения пожаров аэрозолями водных суспензий, твердые частицы которых в пламени перегреваются и приводят к интенсификации испарения воды. Это способствует повышению коэффициента полезного использования воды в процессе тушения пожара. Практически вся вода испаряется в пламенной зоне и существенно (на несколько сотен градусов) снижает температуру очага горения. Последнее является обязательным условием для эффективного тушения пожаров любой степени сложности.

«К сожалению, до настоящего времени такие технологии пожаротушения и термической очистки воды не доведены до широкомасштабного применения, хотя считаются чрезвычайно важными и перспективными. Это обусловлено малым объемом экспериментальных данных о физических процессах, приводящих к интенсификации процессов испарения водных суспензий в разогретых газовых средах. В области высокотемпературного (более 1000 °С) нагрева результатов таких экспериментов практически нет. Получить эти данные чрезвычайно сложно вследствие высоких скоростей реализации процессов и трудностей, в первую очередь, измерения температуры в испаряющихся гетерогенных каплях воды. Характерные времена процессов высокотемпературного прогрева и испарения не превышают, как правило, нескольких секунд. В нашей работе на примере одной неоднородной капли воды (с единичным непрозрачным твердым включением) выполнены эксперименты для определения нестационарного температурного поля последней», — сообщают авторы статьи.

Так, учеными был применен оптический метод плоскостной лазерно-индуцированной флуоресценции (PLIF) для изучения механизма, условий и характеристик вскипания жидкости, которые приводят к взрывному дроблению капель суспензий воды. В качестве флуорофора применялся органический краситель родамин Б. Авторами работы были установлены характерные перепады температуры в глубине капли, вблизи ее поверхности и на границе раздела сред, а также показано, что температура воды у границы контакта с твердым включением выше, чем на поверхности капли. Также ученые провели сравнение температурных полей однородной и неоднородной капель воды при идентичных условиях нагрева и выделили преимущества и недостатки применения метода PLIF по сравнению с термопарными измерениями.

Инженерная школа новых производственных технологий

Степан Линник, инженер-исследователь научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» Инженерной школы новых производственных технологий (ИШНПТ), Александр Гайдайчук, инженер-исследователь научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» ИШНПТ, Виталий Охотников, инженер научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» ИШНПТ

Журнал: Surface and Coatings Technology (IF 2,589; Q1)

Статья: Повышение адгезионной прочности поликристаллических алмазных пленок на твердых сплавах WC-Co посредством ионного стравливания слабо связанных ростовых центров

«Твердосплавный режущий инструмент с CVD алмазным покрытием является одной из наиболее перспективных комбинаций в обрабатывающей индустрии, благодаря своей исключительной износостойкости при обработке труднообрабатываемых материалов (армированные стекло- и углепластики, алюмокремниевые сплавы, графит и др.). Одним из главных препятствий на пути массового применения данного инструмента является проблема недостаточной адгезии алмазных покрытий к твердому сплаву. В данной работе нами представлена новая разработанная методика повышения адгезионной прочности подобных покрытий (алмазных и алмазосодержащих), основанная на селективном удалении слабо связанных ростовых центров (наночастиц алмаза) алмазного покрытия посредством операции предварительного ионного травления при строго подобранных параметрах. По нашему мнению, именно слабо связанные наночастицы алмаза (они предварительно наносятся на подложку для последующего выращивания сплошной пленки) во многом обуславливают слабое сцепление выращенной впоследствии алмазной пленки», — отмечают авторы научной работы.

Ученые сообщают, что в результате применения разработанной методики им удалось достичь высокого уровня адгезии алмазных покрытий толщиной до 40 мкм на твердых сплавах WC-Co, что является очень многообещающим результатом, поскольку ранее на твердые сплавы с 10 % содержанием кобальта невозможно было нанести устойчивое покрытие толщиной более 25 мкм.

Галина Холодная, научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Роман Сазонов, старший научный сотрудник научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» ИШНПТ, Денис Пономарев, старший научный сотрудник научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» ИШНПТ и др.

Журнал: Radiation Physics and Chemistry (IF 1,315; Q1)

Статья: Импульсный плазмохимический синтез наноразмерного углеродсодержащего композита на основе оксидов титана и кремния

В научной статье представлены результаты исследований импульсного плазмохимического синтеза, инициируемого воздействием электронного пучка. Впервые ученым удалось получить нанокомпозит SixTiyCzOw со структурой «ядро-оболочка».

«Полезные качества TiO2 — фотокаталитическая активность, высокая отражательная способность и другие — могут значительно усилиться при изменении структуры диоксида титана в присутствии аморфного диоксида кремния. Использование дешевого носителя для диоксида титана позволяет значительно снизить стоимость синтезируемого материала при сохранении его полезных качеств. Кроме того, добавление в структуру композита углерода ведет к увеличению фотонного поглощения и изменению удельной поверхности, которое обеспечивается наличием пористой структуры», — говорится в исследовании.

Авторы статьи реализовали на базе электронного ускорителя ТЭУ-500 импульсный плазмохимический синтез, задав следующие параметры для электронного пучка: энергия электронов — 400-450 кэВ, длительность импульса на полувысоте — 60 нс, энергия в импульсе — до 200 Дж, диаметр пучка — 5 см. В научной работе изучены основные физико-химические свойства полученных композитов: морфология, химический, элементный и фазовый состав.

Инженерная школа ядерных технологий

Мария Сурменева, старший научный сотрудник Лаборатории плазменных гибридных систем Инженерной школы ядерных технологий (ИЯТШ), Oehr C. (h-индекс: 25), Роман Сурменев, начальник Лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ и др.

Журнал: Applied Surface Science (IF 3,387; Q1)

Статья: Влияние покрытия на основе парилена С на антибиокоррозионные и механические свойства различных сплавов магния

В этой работе покрытие на основе парилена С толщиной 2 мкм осаждалось на поверхности различных магниевых сплавов (AZ31, WE43 и AZ91) с использованием ионно-плазменного метода (PECVD - plasma enhanced chemical vapor deposition). Ученые исследовали структуру и фазовый состав покрытий парилена С с помощью инфракрасной (FTIR) Фурье-спектроскопии и рентгеновской дифракции (XRD). Также авторы исследовали топографию поверхности с использованием атомно-силовой микроскопии. Кроме этого, ученые изучили коррозионную стойкость магниевых сплавов с полимерным покрытием. Для этого они использовали электрохимический метод в сбалансированном растворе солей Хэнкса, который имитирует физиологическую жидкость при температуре 37± 0,5 ° С. Изучили авторы и чувствительные к толщине покрытия свойства, такие как модуль Юнга и нанотвердость пленок парилена С. Длч этого они использовали метод динамического наноиндентирования. Также в работе обсуждается влияние глубины проникновения индентора на свойства образцов на нано- и микромасштабе.

«Процент упругого восстановления был использован как показатель физико-механических свойств полимерных покрытий. Результаты дифракции показали (020) предпочтительную ориентацию моноклинной элементарной ячейки альфа-фазы парилена С. Нами было установлено, что парилен С имеет полукристаллическую структуру с нанокристаллическими блоками 4,9 нм. Парилен C при этом имеет однородную поверхность с более высокими значениями шероховатости на мезо- и наноуровне по сравнению с поверхностями магниевых сплавов без покрытий. Все подложки без покрытия показали низкую коррозионную стойкость по сравнению с образцами с покрытием, что позволило установить факт значительного улучшения сопротивления магниевых сплавов коррозии с помощью покрытия парилена С», — описывают свое исследование ученые.

Далее авторы статьи определили средние значения нанотвердости и модуля Юнга покрытий парилена C, нанесенных на различные образцы исследованных в работе материалов, которые находятся в диапазоне 0,18-0,25 ГПа и 4,19-5,14 ГПа. Ученым удалось выявить более высокий процент упругого восстановления полимерного покрытия по сравнению с магниевым сплавом без покрытия.

«Полученные в рамках проведенных исследований результаты свидетельствуют о том, что покрытие парилена С может не только улучшить коррозионную стойкость, но также обеспечить возможность упругого восстановления поверхности после динамических нагрузок, что расширяет потенциальные возможности применения этого материала для различных биомедицинских приложений», — заключает авторский коллектив.

Алексей Панин, профессор Отделения экспериментальной физики ИЯТШ и др.

Статья: Physical Mesomechanics (IF 2,244; Q1)

Журнал: Микромеханическая модель эволюции деформационного рельефа в поликристаллических материалах

«Одна из актуальных проблем, привлекающих внимание физиков, механиков и материаловедов, связана с исследованием морфологических изменений, происходящих на свободной поверхности конструкционных материалов в процессе их нагружения. В нашей работе впервые предложена микромеханическая модель, описывающая формирование и эволюцию деформационного рельефа на поверхности поликристаллических твердых тел в процессе механического нагружения», — пишут ученые.

В исследовании трехмерная структура поликристаллов моделируется в явном виде с учетом кристаллографической ориентации зерен. Определяющие соотношения для описания отклика зерен построены на основе физической теории пластичности кристаллов, учитывающей анизотропию упругопластических свойств, обусловленную особенностями кристаллического строения.  Также, с использованием предложенной микромеханической модели, авторами численно исследованы процессы эволюции деформационного рельефа в микрообъемах поликристаллического алюминия и титана в условиях одноосного растяжения и получена экспоненциальная зависимость интенсивности деформационного рельефа от степени деформации.

«Поскольку деформационный рельеф, возникающий с самого начала нагружения конструкционных материалов и эволюционирующий вплоть до стадии разрушения, хорошо диагностируется методами сканирующей электронной и оптической микроскопии, то его исследование представляет не только научный, но и практический интерес для разработки методов неразрушающего контроля», — резюмируют авторы.

Инженерная школа энергетики

Людмила Любимова, доцент Научно-образовательного центра И.Н.Бутакова ИШЭ, Роман Фисенко, инженер Организационного отдела ИШЭ, Александр Ташлыков, доцент Научно-образовательного центра И.Н.Бутакова ИШЭ, Роман Табакаев, научный сотрудник ИШЭ

Журнал: Metals and Materials International. - 2018 - Т. 24 - №. 1. - C. 121-129 (IF 1,889; Q1)

Статья: Эволюция состояния жаропрочной стали в процессе естественного старения и термоциклического отжига

Научная работа связана с проблемами регенерации структуры стали путем восстановительно-термической обработки (ВТО), которые заключаются в отсутствии структурного признака возможности проведения ВТО, единого мнения по поводу режимов ВТО, сведений о требуемой глубине релаксации остаточных напряжений и критериальных признаков восстановления структуры.

«Проведение ВТО без решения этих проблем может привести к ухудшению свойств стали и даже ускоренному разрушению. В этой связи цель работы заключается в экспериментальном определении характера изменения структурно-напряженного состояния под действием термических и механических циклических нагрузок для установления признаков восстановления структуры и структурной стабильности», — уточняют авторы статьи.

Объектом исследования являлась сталь 12Х1МФ после длительного старения (13 лет) в естественных условиях. На основе рентгенометрии с применением рентгеноспектрального анализа учеными было исследовано распределение внутренних структурных напряжений I рода при термомеханическом циклическом деформировании. В статье показано, что эволюция вязко-упругой среды Максвелла для образца после длительного естественного старения в среде Кельвина при обработке термоциклированием способствует стабилизации структуры стали. Признаком этого является увеличение предела релаксации, предотвращение непрерывного распада α-твердого раствора железа и восстановление параметра кристаллической решетки.

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Ирина Болотина, доцент Отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности (ИШНКБ), Валерий Бориков, профессор Отделения электронной инженерии ИШНКБ, Вероника Иванова, доцент Отделения электронной инженерии ИШНКБ, Ксения Мертинс, заместитель директора Центра по работе со студентами, Сергей Учайкин, доцент Отделения электронной инженерии ИШНКБ

Журнал: Journal of Petroleum Science and Engineering (IF 1,873; Q1)

Статья: Применение фазированных антенных решеток для контроля герметичности подводных трубопроводов

В работе предложен метод пассивного контроля герметичности подводных трубопроводов с использованием фазированных антенных решеток (ФАР). Он заключается в попарном перемножении, а затем суммировании сигналов отдельных преобразователей антенной решетки. Предложенный метод обработки позволяет повысить разрешающую способность системы контроля примерно в два раза по сравнению с традиционными методами обработки сигналов при сохранении высокой скорости контроля. Проведен численный расчет и построена диаграмма направленности такой антенной решетки. Приведен пример системы контроля, реализующий предложенный метод обработки сигналов ФАР, и результаты экспериментальных исследований. 

«В настоящее время весь объем добываемой нефти и газа транспортируется из удаленных районов добычи до основных потребителей европейской части России, стран СНГ и Западной Европы. На своем пути они пересекают множество водных преград: рек, озер, болот и водохранилищ. Кроме того, в настоящее время ведется добыча нефти с континентальных шельфов морей. Таким образом, протяженность магистральных трубопроводов с каждым годом возрастает. С ростом протяженности и времени эксплуатации трубопроводов увеличивается число аварий, которые наносят непоправимый ущерб окружающей среде и экономике, — объясняют актуальность своего исследования авторы статьи. — Статистика повреждений нефтепроводов показывает, что 35 % от всего количества аварий происходит по причинам внешних воздействий, 24 % — по причинам брака строительно-монтажных работ, 22 % — из-за коррозионных повреждений труб, 14 % аварий вызваны браком при изготовлении труб, 5 % аварий происходят по вине обслуживающего персонала».

Таким образом, целью своей работы ученые поставили разработать метод и многоканальную систему неразрушающего контроля целостности подводных трубопроводов на основе регистрации сигналов акустической эмиссии, позволяющей определять местоположение дефекта с высокой точностью и обеспечивающей визуализацию акустического поля в реальном масштабе времени.

«Выпускаемые в настоящее время приборы для контроля герметичности подводных переходов трубопроводов имеют два существенных недостатка. У них слишком низкая производительность контроля, кроме того, точность определения местоположения дефектов у них недостаточная. Вызвано это, главным образом, использованием одноканальной аппаратуры с одним пьезопреобразователем, имеющим широкую диаграмму направленности (ДН). В решении проблемы контроля герметичности подводных переходов высокая степень локализации источника акустической эмиссии (АЭ) методом пассивной локации вступает в противоречие с требованием увеличения производительности контроля. Действительно, разрешающая способность дефектоскопов связана с шириной ДН акустической приемной антенны. Но уменьшение этой характеристики неизбежно приводит к снижению зоны одновременного контроля. При этом требуется большее время для механического сканирования вдоль и поперек трассы. Особенно важно это при контроле подводных переходов, поскольку затрудняет быстрый и качественный ремонт дефектного участка трубопровода», — описывают проблему ученые.

Решение этой проблемы, по мнению авторов статьи, может быть найдено путем применения аппаратуры, которая позволит совместить высокую разрешающую способность и высокую производительностью контроля.

«Такую возможность нам дает фазированные антенные решетки (ФАР) для приема сигналов АЭ, — продолжают авторы статьи. — Среди преимуществ ФАР высокая производительность по сравнению с традиционными методами ультразвукового контроля благодаря электронному сканированию объектов; высокая надежность систем контроля за счет упрощения их механической части; высокая достоверность контроля за счет возможности применения большего числа различных схем сканирования с использованием одной аппаратуры; настройка оборудования без механического перемещения ультразвуковых преобразователей».

Для повышения разрешающей способности ФАР авторы предложили использовать оригинальный метод обработки сигналов. Он заключается в сочетании перемножения сигналов отдельных (парциальных) преобразователей и их последующего сложения. При таком способе обработки сигналов ширина основного лепестка ДН становится меньше, чем при традиционном суммировании сигналов. Это приводит к увеличению разрешающей способности всей системы.

Ученые добавляют, что этот способ обработки сигналов ФАР защищен патентом РФ на изобретение (Пат. 2163015 Россия, МПК G 01 N 29/04, G 01 M 3/00. Способ определения положения источников сигналов акустической эмиссии и устройство для его осуществления / Болотина И.О., Лапшин Б.М.,Макаров В.С., Солдатов А.И., Цехановский С.А. – Опубл. 10.02.2001, Бюл. № 4. – 9 с.).

Также в работе приведена структурная схема пассивного акустического локатора. Авторы отмечают, что в результате проведенных экспериментальных исследований локатор показал высокую разрешающую способность и обеспечил визуализацию источников сигналов АЭ в реальном масштабе времени на мониторе компьютера.

Школа базовой инженерной подготовки

Елена Фелл, доцент Отделения социально-гуманитарных наук Школы базовой инженерной подготовки (ШБИП)

Журнал: Journalism & Mass Communication Quarterly (IF 1,301; Q2)

Статья: Книжное обозрение. Пери Брэдли (ред.): «Еда, средства массовой информации и современная культура: съедобный образ»

В своей публикации Елена Фелл анализирует ряд эссе, написанных учеными из областей теории СМИ, коммуникации, культурологии и социологии и посвященных  междисциплинарным и международным перспективам в отношении  различных аспектов гастрономии.  Центральной проблемой здесь является роль гастрономической культуры в формировании человеческой идентичности на личном, национальном и глобальном уровнях. При этом исследователи рассматривают феномены «food television»,  «food-themed horror», «visual aesthetics of food porn in contemporary food photography» в Великобритании. Анализ данного сборника включает в себя выявление элементов философского исследования, заключенного в работах некоторых авторов.  

Заметили ошибку?
Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter