Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за сентябрь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 92, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 10,257.
Инженерная школа энергетики
Журнал: Energy (Q1, ИФ 6,082)
Гений Кузнецов (индекс Хирша 35), главный научный сотрудник Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова (НОЦ И.Н. Бутакова), Дмитрий Малышев, техник организационного отдела, Жанна Косторева, инженер НОЦ И.Н. Бутакова, Семен Сыродой (индекс Хирша 9), научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова, Надежда Гутарева (индекс Хирша 7), доцент отделения иностранных языков.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния степени метаморфизма угля на характеристики и условия зажигания частиц био-водоугольного топлива. Установлены зависимости времен задержки воспламенения от температуры внешней среды для разных составов топлива. Показано, что вид угля оказывает значимое влияние на характеристики и условия воспламенения.
«По результатам проведенных экспериментов обоснована перспективность использования лесного горючего материала (ЛГМ - листовой или хвойный опад) в качестве ускоряющей процесс воспламенения добавки. Последнее позволит помимо повышения энергетической эффективности котельных агрегатов, сжигающих Био-ВУТ, существенно снизить число лесных пожаров путем выведения из структуры леса пожароопасного ЛГМ. При этом, как уже установлено ранее, использование ЛГМ в качестве добавки к углю приводит к секвестрованию антропогенных оксидов азота и серы в продуктах сгорания», — говорится в описании.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант 18-79-10015).
Журнал: SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY (Q1, ИФ 3,784)
Дмитрий Зайцев (индекс Хирша 18), Институт Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Ксения Батищева, ТПУ, Гений Кузнецов (индекс Хирша 35), главный научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова, Евгения Орлова (индекс Хирша 11), старший преподаватель НОЦ И.Н. Бутакова.
При разработке новых энергоемких изделий электроники и систем их охлаждения (капельных и спрейных, микрофлюидных, систем с испарительными камерами и др.) возникает необходимость применения новых материалов, покрытий и способов обработки для интенсификации процессов теплообмена и соблюдения регламента температурного режима оборудования. Обработка металлов и сплавов лазерным излучением является перспективным способом предания их поверхностям новых уникальных функциональных свойств: супергидрофильные/супергидрофобные, коррозионностойкие, антиобледенительные.
В настоящей работе представлены результаты экспериментального исследования процессов смачивания и испарения капель деионизированной воды с обработанных одиночными наносекундными лазерными импульсами гидрофильных и гидрофобных поверхностей достаточно широко применяющегося в промышленности алюминиевого сплава. Результаты исследования могут быть использованы для прогнозирования характеристик указанных выше процессов.
Журнал: Journal of the Energy Institute (Q2, ИФ 4,748)
Семен Сыродой (индекс Хирша 9), научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова, Гений Кузнецов (индекс Хирша 35), главный научный сотрудник НОЦ И.Н. Бутакова, Надежда Гутарева (индекс Хирша 7), доцент отделения иностранных языков, Жанна Косторева, инженер НОЦ И.Н. Бутакова, Анастасия Косторева, инженер НОЦ И.Н. Бутакова, Наталья Нигай, инженер НОЦ И.Н. Бутакова.
В статье приведены результаты масштабных теоретических и экспериментальных исследований процессов зажигания сухих топливных смесей на основе типичных углей Сибирского угольного бассейна и лесных горючих материалов (листья тополя, клена и березы, хвоя кедра).
По результатам экспериментов обоснована перспективность использования ЛГМ в качестве ускоряющей процесс зажигания топливной смеси добавки. Проанализирован широкий спектр влияния соотношений основных компонентов топлива в смеси на условия и характеристики воспламенения. Разработана математическая модель, отличающаяся от известных детальным описанием комплекса совместно протекающих теплофизических, термохимических и аэромеханических процессов в условиях интенсивных фазовых трансформаций (испарение внутрипоровой влаги). Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов показал хорошее (отклонения не более 12,5 %) соответствие.
Представленные в статье результаты позволят существенно расширить современные представления о процессах тепло- и массопереноса, протекающих при термической подготовке, зажигании и горении частиц смесевых топлив. При этом основные выводы статьи создают предпосылки для введения в общий баланс тепло- и электрогенерации лесного горючего материала. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ 18-79-10015.
Инженерная школа новых производственных технологий
Журнал: Journal of Luminescence (Q1, ИФ 3,28)
Guanpeng Yao, Changchun University of Science and Technology (CUST), Дамир Валиев (индекс Хирша 9), доцент отделения материаловедения, Shasha Li, CUST, Сергей Степанов (индекс Хирша 7), доцент отделения материаловедения, Chun Li (индекс Хирша 7), CUST, Hai Lin, CUST, Lina Liu, CUST, Yanyan Zhou, CUST, Fan Ming Zeng (индекс Хирша 7), CUST, Zhong-Min Su (индекс Хирша 92), CUST.
По словам авторов, оксидные неорганические стекла со сложным составом в настоящее время привлекают большое внимание за счет потенциального применения в различных областях фотоники, особенно для генерации излучения, в детектирующих системах, таких как твердотельное освещение, активные лазерные среды, технологии визуализации, в детекторах ионизирующего излучения. В последние годы активно ведется разработка материалов, из которых могут быть созданы оптические элементы сложных конструкций: стекол, композитов, поликристаллических материалов.
При этом процессы в аморфных материалах при радиационном воздействии отличаются от протекающих в хорошо изученных кристаллических. В связи с этим растет интерес к исследованиям электронных процессов передачи энергии возбуждения (оптического и радиационного) активным центрам в таких системах. При этом выбор состава аморфной основы является одним из ключевых факторов, которые могут существенно повлиять на радиационные характеристики стекол.
В данном исследовании ученые выбрали боросиликатную систему (Al2O3–B2O3–SiO2–BaCO3-Gd2O3 –P2O5) в качестве основы стекла, активированного высокой концентрацией ионов Tb3+ (более 5 мол.%), для оценки оптимальных составов с лучшими радиационными свойствами.
В работе подробно исследованы оптико-люминесцентные свойства и кинетические характеристики затухания излучения при различных типах возбуждений низкой и высокой энергии (возбуждение рентгеновским и электронными пучками). Согласно теории люминесценции, проанализирована эффективность передачи энергии между системой Gd – Tb в стекле и взаимосвязь между эффективностью люминесценции и концентрацией примесных центров редкоземельных ионов. Экспериментально было установлено, что интегральная сцинтилляционная эффективность ABS-BGP образца стекла, активированного 10 мол.% ионами Tb3+, достигает 63,9% в сравнении с коммерчески доступным кристаллом ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 (BGO).
Журнал: Construction and Building Materials (Q1, ИФ 4,419)
Татьяна Вакалова, профессор Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера (НОЦ Н.М. Кижнера), Инна Ревва, доцент НОЦ Н.М. Кижнера.
Особенностью современной отечественной базы керамического сырья является истощение запасов высококачественных глин и вынужденное вовлечение в производство низкосортных высокочувствительных к сушке, зачастую с высокой карьерной влажностью местных легкоплавких глин и суглинков. Объемные изменения при сушке сырца пластичного формования из такого глинистого сырья являются первопричиной появления дефектов и трещин в высушенном полуфабрикате.
В работе исследована возможность использования природного алюмосиликатного сырья со структурной пористостью породообразующего минерала (цеолитовых пород) для получения стеновой строительной керамики. Установлено, что эффективность добавок цеолитовой породы определяется их дисперсностью, содержанием в массе, видом глинистого сырья, а также температурными условиями подготовки добавки.
Выявлено, что добавка цеолитовой породы в количестве 10–30 % к смесям с высокочувствительной к сушке легкоплавкой глиной или глиной с высокой естественной влажностью действует как разувлажняющая добавка, снижая чувствительность к сушке глины в 3,5–4 раза без ухудшения ее связности. Улучшение сушильных свойств глинистого сырья достигается переводом части свободной воды, вносимой с обводненной глиной, в связанное состояние путем вхождения ее в канально-каркасное пространство цеолитовых минералов. Установленное разувлажняющее действие добавок цеолитовых пород позволило разработать технологическую схему получения керамического кирпича из глиноцеолитовых композиций пластическим методом.
Журнал: ACS Omega (Q2, ИФ 2,87)
Владислава Матвеевская, ТПУ, Дмитрий Павлов, ТПУ, Таисия Сухих (индекс Хирша 9), Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Артем Гущин (индекс Хирша 16), Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Александр Иванов (индекс Хирша 11), СПбГУ, Татьяна Тенникова (индекс Хирша 27), СПбГУ, Владимир Шаройко (индекс Хирша 14), СПбГУ, Сергей Байков (индекс Хирша 9), СПбГУ, Enrico Benassi (индекс Хирша 16), Shihezi University, Андрей Потапов (индекс Хирша 12), Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН.
По словам авторов статьи, арен-рутениевые (II) комплексы привлекают внимание в связи с их применением в качестве катализаторов ряда органических реакций, а также в качестве биологически активных агентов. Такие комплексы демонстрируют противовирусную, антибактериальную и противоопухолевую активность.
В данной работе была получена серия новых моно- и биядерных арен - рутениевых (II) комплексов [(p-cym)Ru(L)Cl], содержащих в качестве лигандов производные 11H-индено[ 1,2-b]хиноксалин-11-она или триптантрин-6-оксим. Выбор такого типа лигандов обусловлен их биологической активностью – ранее было показано, что производные инденохиноксалинов могут выступать в качестве ингибиторов ферментов группы JNK.
Эти данные открывают возможности, отмечают ученые, для тонкой настройки биологической активности комплексов на их основе. Исследователями были выполнены квантово-химические расчеты эффектов сольватации и нековалентных взаимодействий в структуре комплексов. Для оценки биологической активности полученных комплексов была исследована цитотоксичность в отношении раковых и нормальных клеточных линий человека. Комплексы продемонстрировали умеренный цитотоксический эффект в отношении линии аденокарциномы поджелудочной железы человека (PANC-1).
Также в работе была исследована каталитическая активность комплексов на примере реакции гидрирования арилкетонов переносом водорода. Было показано, что все полученные комплексы обладают хорошей каталитической активностью и высокой толерантностью к функциональным группам.
Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности
Журнал: Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (Q1, ИФ 3,232)
Надежда Саранчина (индекс Хирша 7), доцент отделения контроля и диагностики, Анна Дамзина, ТГУ, Ярослав Ермолаев, ТПУ, Эльдар Уразов, ТПУ, Наталья Гавриленко (индекс Хирша 10), ТГУ, Михаил Гавриленко (индекс Хирша 7), профессор отделения химической инженерии.
Интерес к механизмам защиты от «окислительного стресса», вызванного совокупностью внутренних и внешних факторов физической, химической и биологической природы, увеличивается с каждым годом, говорят авторы статьи. Нарушения в электронно-транспортной цепи в митохондриях, загазованность воздуха, а также избыток физических нагрузок способствуют накоплению в организме большого количества свободных радикалов (СР).
Результатом негативного влияния СР являются повреждения в структуре ДНК и клеточных мембран, что приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям, диабету и некоторым видам рака. Эффективными веществами противодействия являются антиоксиданты (АО), которые способны восстанавливать СР в полноценные молекулы, не теряя при этом собственной стабильности и активности.
«Оценку антиоксидантной активности (АОА) проводят по интенсивности окраски контактирующего химического сенсора с использованием спектрофотометрии или через обработку цветного изображения. Последний вариант дает возможность проведения быстрой, объективной и автоматизированной оценки цветометрических характеристик окрашенных объектов в фазе прозрачного полимерного сенсора. Разработанные для такого метода определения сенсорные колориметрические системы на основе полиметакрилатной матрицы и неокупроина позволяют с высокой точностью проводить измерение АОА в растениях, фармацевтических препаратах, чае и вине», — поясняют ученые.
Школа базовой инженерной подготовки
Журнал: Physics Letters B (Q1, ИФ 4,384)
Олег Богданов (индекс Хирша 10), доцент Школы базовой инженерной подготовки (ШБИП), Юрий Пивоваров (индекс Хирша 12), ТПУ, Тимур Тухфатуллин (индекс Хирша 9), доцент ШБИП, Hans Geissel (индекс Хирша 76), GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research (GSI), Natalia Kuzminchuk-Feuerstein, GSI, Sivaji Purushothaman, GSI, Christoph Scheidenberger (индекс Хирша 60), GSI.
В рамках коллаборации Super-FRS Experiment Collaboration с Центром по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (GSI), Германия была разработана концепция фильтра масс легких изотопов релятивистских ионов при прохождении через ультратонкие кристаллические мишени.
«Задачи управления и отклонения пучков заряженных релятивистских частиц являются актуальными в ускорительной физике высоких энергий. В настоящее время для этих целей используется дорогостоящие магнитные системы или достаточно толстые изогнутые кристаллы, в которых частицы движутся в режиме каналирования», — поясняют ученые.
Авторы для этих целей предложили использовать ультратонкий полуволновой кристалл (HWC), в котором релятивистская заряженная частица совершает половину колебания. В этом случае частица отклоняется (отражается) в сторону противоположную первоначальному направлению движения и поворачивается на угол порядка критического угла каналирования.
В статье проведено компьютерное моделирование угловых распределений релятивистских тяжелых ионов (RHI) при каналировании в полуволновом кристалле. Показано, что помимо энергии пучка, толщины кристалла и ориентации, каналирование в HWC чувствительно к заряду Ze и массовому числу A ионов. Исследован изотопический эффект по пространственному разделению легких изотопов в пучке при полуволновом каналировании в кристалле. Работа будет использована для предложений новых экспериментов на ускорительном комплексе FAIR (GSI, Germany).
Журнал: Sustainability (Q2, ИФ 2,576)
Minjian Guo, Shandong University of Science and Technology, Joanna Nowakowska-Grunt, Czestochowa University of Technology, Владимир Горбанев, МГИМО, Мария Егорова, ассистент отделения социально-гуманитарных наук.
Актуальность исследования обоснована нарастанием глобальных проблем, таких как изменение климата, рост населения, загрязнение окружающей среды, неэффективное использование и истощение природных ресурсов. Для обеспечения дальнейшего развития человечества, говорят авторы, является жизненно важным переход на мировом уровне к технологиям и методам, которые являются экологически менее вредными и направлены на ресурсосбережение.
При этом несмотря на значительный объем исследований, в ходе которых обсуждаются показатели устойчивости, существует четкое требование междисциплинарного подхода к этапу планирования и разработки показателей устойчивости. Относительная важность и способы наиболее эффективной оценки каждого из трех компонентов оценки устойчивого развития (экономического, экологического и социального) требуют более широкого научного согласования и стандартизации.
«Это определило цель данной работы — исследовать зависимость разработки методологии измерения устойчивого развития стран в контексте становления «зеленых» технологий. На основе сформированной цели исследования выделены и достигнуты такие задачи: исследована взаимосвязь уровня развития стран и объемов выбросов углекислого газа в окружающую среду, зарубежный опыт проведения политики их снижения; определены особенности формирования системы показателей и разработки наборов индикаторов устойчивого развития разными странами; проведена диагностика уровня развития экологической составляющей исследуемых стран и установлена взаимосвязь с их общим уровнем устойчивого развития; проведено оценивание показателей нормализованного устойчивого индекса (NSDI) и определена зависимость разработки методологии измерения устойчивого развития от конъюнктуры рынка конкретной страны», — поясняют исследователи.
Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов
Журнал: Journal of the Energy Institute (Q2, ИФ 4,748)
Ксения Вершинина (индекс Хирша 11), доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (ИШФВП), Никита Шлегель, ТПУ, Павел Стрижак (индекс Хирша 32), профессор НОЦ И.Н. Бутакова.
В настоящей работе рассмотрено использование нескольких распространенных промышленных отходов (древесные опилки, растворитель, сточные воды, отход пиролиза резины, нефтешлам, картон) в качестве основных и дополнительных компонентов топливных суспензий. Основное внимание уделено определению коэффициента полезного использования топливной смеси, рассчитываемого с учетом экологических, экономических и энергетических индикаторов.
Определены оптимальные концентрации и номенклатура компонентов из числа отходов разных типов. Критерий оптимизации включал все основные индикаторы, соответствующие технологиям сжигания топлив в мировой теплоэнергетике. Наибольшие значения коэффициента полезного использования соответствуют суспензии на основе опилок, сточной воды и растворителя. По критерию экологии и теплотворной способности наилучшие показатели характерны водоугольной смеси (50 % угольная пыль, 50 % сточные воды). Спрогнозированы объемы потенциальной вырабатываемой тепловой и электрической энергии при активном вовлечении промышленных отходов вместо сжигания традиционных угля и нефти.
Журнал: Biosensors & Bioelectronics (Q1, ИФ 10,257)
Геннадий Мурастов, младший научный сотрудник ИШФВП, Елена Богатова, ТПУ, Константин Бразовский, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий (ИШХБМТ), Amin Ihsan (индекс Хирша 12), Universiteit van Amsterdam, Анна Липовка, ассистент ИШХБМТ, Елизавета Догадина, ТПУ, Александр Черепнев, ТПУ, Александра Ананьева, ТПУ, Евгений Плотников (индекс Хирша 7), научный сотрудник отделения геологии, Вячеслав Рябов, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН, Рауль Родригес (индекс Хирша 17), профессор ИШХБМТ, Евгения Шеремет (индекс Хирша 14), профессор ИШФВП.
Научному коллективу удалось создать материал, способный выполнять роль биоэлетрода для записи сигналов электрокардиограммы (ЭКГ) без необходимости использования дополнительных гелей-конверторов. По сравнению с аналогами на основе хлор-хлор серебряного покрытия биоэлектроды из восстановленного оксида графена способны работать не менее 108 часов без прерывания контакта с кожей. При этом не наблюдается значительной деградации поверхности самого электрода.
«На базе данной технологии возможно создавать электроды сложной конфигурации, что позволяет расширить сферы применения вплоть до имплантируемых носимых электронных схем, в том числе нейроинтерфейсов», — говорят участники исследования.
Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий
Журнал: Journal of Polymer Research (Q2, ИФ 2,426)
Алексей Ляпков, доцент ИШХБМТ, Та Куанг Кыонг, ТПУ, Ольга Кукурина, доцент ИШХБМТ, Анна Троян, доцент отделения химической инженерии (ОХИ), Людмила Сорока, доцент ОХИ, Дмитрий Земляков, ООО «Альтаир», Руслан Аширов, ПАО «Полюс», Нгуен Ван Тхань, Vietnam-Russia Tropical Centre, Дмитрий Русаков, Universität Wien, Dirk Vervacke, Product Rescue bvba.
Метатезисная полимеризация с раскрытием цикла дициклопентадиена в присутствии комплексов на основе рутения является простым способом введения наполнителей в объем смолы, отмечают авторы. Нерасширенные микросферы Expancel, поставляемые Nouryon Expancel (Швеция), используемые в качестве наполнителей, позволяют снизить плотность получаемого полимера.
В работе были найдены оптимальные условия, обеспечивающие баланс между скоростью расширения микросфер и скоростью отверждения дициклопентадиена. Кроме того, было изучено влияние типа и концентрации микросфер на плотность полученных полимеров и их физико-механические свойства. Оптимальное содержание микросфер, создающих хороший баланс между более низкой плотностью и свойствами, по словам исследователей, следует рассматривать как 1 %, тогда как оптимальная концентрация для получения самой низкой плотности полимера составляет 5 %.
Инженерная школа природных ресурсов
Журнал: ECONOMIC GEOLOGY (Q1, ИФ 4,013)
Иван Чайка, Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН), Вадим Каменецкий (индекс Хирша 57), Институт экспериментальной минералогии РАН, Людмила Житова, ИГМ СО РАН, Андрей Изох (индекс Хирша 20), ИГМ СО РАН, Надежда Толстых (индекс Хирша 13), ИГМ СО РАН, Adam Abersteiner (индекс Хирша 7), University of Tasmania, Борис Лобастов, Сибирский федеральный университет, Тамара Якич, доцент отделения геологии.
Норильское Cu-Ni-Pt-Pd месторождение — одно из крупнейших месторождений Норильско-Талнахского района России (Арктика), считающееся рудным гигантом мирового масштаба. Однако природа богатейших платиновых руд до сих пор остается дискуссионной и горячо обсуждается в мировом сообществе.
По словам ученых, существует не менее шести альтернативных точек зрения на модель формирования интрузии Норильск-I, однако ни одна из них в полной мере не объясняет гигантские запасы руды и не дает ответы на ряд противоречий, возникающих при интерпретации фактических геологических и минералогических данных. Изучение хромшпинелидов малосульфидной (рифовой) зоны интрузии Норильск-I показало высокую гетерогенность и неоднородность не только состава хромшпинелидов и их включений, но и в целом петрографического и минерального состава вмещающих их пород, который не мог быть получен за счет процессов только магматической дифференциации.
В результате проведенных исследований установлено, что значительная роль в формировании малосульфидной (рифовой) зоны сыграли не столько процессы магматической дифференциации, сколько процессы метасоматизма и ассимиляции.
В этом исследовании участвовали ученые из Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (г. Новосибирск), Университета Тасмании (г. Хобарт, Австралия), Новосибирского государственного университета (г. Новосибирск), а также коллеги из Института экспериментальной минералогии РАН (г. Черноголовка), Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (г. Петропавловск-Камчатский) и Сибирского федерального университета (г. Красноярск).
Журнал: Talanta (Q1, ИФ 5,339)
Ольга Липских, доцент отделения химической инженерии (ОХИ), Елена Короткова (индекс Хирша 12), профессор ОХИ, Жири Барек (индекс Хирша 37), профессор ОХИ, Vlastimil Vyskocil (индекс Хирша 21), Charles University, Muhammad Saqib, ТПУ, Екатерина Хрисутнова, инженер ОХИ.
В настоящее время синтетические пищевые красители используются чаще всего для усиления цвета кондитерских изделий, мармелада, сладостей, напитков и так далее. Но мало кто знает, уточняют ученые, о потенциальной опасности, которая может быть вызвана чрезмерным потреблением синтетических красителей.
«Астма, аллергические реакции, заболевания почек, печени — далеко не полный перечень всех негативных эффектов. В связи с этим становится очевидной необходимость разработки чувствительных, экспрессных методик, которые могли бы использоваться для контроля качества пищевых продуктов. В данной работе описывается вольтамперометрический способ определения синего (Синий блестящий FCF, Е133) и желтого (Тартразин, Е102) синтетических красителей при их совместном присутствии в карамели и напитке «Тархун». Одновременное определение основано на использовании различного значения рН, благодаря которому красители проявляют разную электрохимическую активность», — говорится в описании.
