Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за январь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 90, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 6,479.
Инженерная школа энергетики
Журнал: International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (Q1, ИФ 3,407)
Александр Пак (индекс Хирша 9), научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0», Иван Шаненков (индекс Хирша 12), доцент отделения электроэнергетики и электротехники, Геннадий Мамонтов, профессор отделения автоматизации и робототехники, Александра Кокорина, ТПУ.
Работа показывает возможность получения карбида вольфрама в процессе нагрева исходной смеси вольфрама и углерода плазмой дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде. При этом, согласно результатов исследования, при определенных параметрах можно получать на выходе карбидные фазы, а не оксидные, вопреки имеющимся представлениям о процессах горения дугового разряда в воздушной среде.
Это возможно благодаря эффекту самоэкранирования реакционного объема от кислорода воздуха потоком газов СО и СО2, которые генерируются при горении разряда. Результаты работы открывают новые возможности для получения других карбидов металлов разработанным безвакуумным электродуговым методом.
Журнал: Experimental Thermal and Fluid Science (Q1, ИФ 3,444)
Никита Хомутов, ТПУ, Сергей Мисюра (индекс Хирша 30), Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе, Максим Пискунов (индекс Хирша 12), доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова, Александра Семенова, ТПУ, Павел Стрижак (индекс Хирша 34), профессор НОЦ И.Н. Бутакова, Роман Волков (индекс Хирша 21), доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов.
По словам авторов, в литературе недостаточно освещены процессы конвективных движений и структур внутри капель и пленок комплексных жидкостей (суспензий, наножидкостей, эмульсий, микроэмульсий, растворов, многокомпонентных смесей и так далее) и их температурные поля в процессе прогрева и испарения. В настоящей работе указанные аспекты изучались на примере топливных микроэмульсий типа «вода-в-масле».
Представлены результаты экспериментальных исследований процессов конвективного теплопереноса в каплях и пленках таких жидкостей при их нагреве на разогретых поверхностях. Рассмотрена конвекция Рэлея-Бенара-Марангони в пленках топливных микроэмульсий, нагреваемых снизу, в условиях, близких к насыщению, и вынужденная конвекция в каплях этих же жидкостей в состоянии Лейденфроста.
Для регистрации температуры капель использован метод лазерно-индуцированной фосфоресценции. Особенности и характеристики парообразования и коагуляции дисперсной фазы микроэмульсий проанализированы методом оптической микроскопии. Опыты выполнены с шестью микроэмульсиями и разогретыми подложками из сапфира и нержавеющей стали. Для приготовления топливных микроэмульсий использовались дизельное топливо, метиловые эфиры жирных кислот рапсового и подсолнечного масел, дистиллированная вода, ПАВ –полиэтиленгликолевый эфир изононилфенола, со-ПАВ – 2-этилгексанол.
Определены характеристики парообразования дисперсной фазы микроэмульсий: время и скорость испарения. Последняя во многом зависела от суммарной концентрации ПАВ и дистиллированной воды. Проанализированы количественные характеристики коагуляции дисперсной фазы микроэмульсий. При локальной температуре жидкости около 120–150 °C интенсивно нагреваемая капля микроэмульсии частично разрушается. С ростом температуры поверхности подложки от 360 °С до 425 °С скорость испарения капель микроэмульсий практически не меняется. Показана существенная неоднородность температурных полей капель микроэмульсий в состоянии Лейденфроста.
Инженерная школа новых производственных технологий
Журнал: Nanomaterials (Q2, ИФ 4,324)
Владимир Ан (индекс Хирша 10), доцент Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера (НОЦ Н.М. Кижнера), Herman Potgieter (индекс Хирша 32), Manchester Metropolitan University, Наталья Усольцева, старший преподаватель НОЦ Н.М. Кижнера, Дамир Валиев (индекс Хирша 9), доцент отделения материаловедения (ОМ), Сергей Степанов (индекс Хирша 8), доцент ОМ, Алексей Пустовалов, младший научный сотрудник Научно-производственной лаборатории «Чистая вода» (НПЛ ЧВ), Арсений Барышников, техник НПЛ ЧВ, Максим Титов, ТПУ, Алеся Долинина, старший преподаватель НОЦ Н.М. Кижнера.
Фотокаталитическое разложение воды под действием солнечного света является перспективным и экологически чистым способом получения водорода. Комбинирование дихалькогенида – переходного металла p-типа и оксида металла n-типа обеспечивает широкий спектр поглощения солнечной энергии в ультрафиолетовой и видимой областях в искомом p-n гетеропереходе.
Наногетероструктуры MoS2@ZnO были получены методом электроискровой эрозии цинковых гранул в растворе пероксида водорода с одновременным добавлением наноструктурированного порошка MoS2 в зону реакции.
Согласно результатам просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), полученные материалы представляют собой бинарные гетероструктуры, состоящие из наночастиц MoS2, распределенных на поверхности частиц ZnO.
Фотолюминесцентные исследования показали, что для наногетероструктур ZnO@MoS2 характерна интенсивная и широкая полоса излучения в диапазоне от 425 до 625 нм, при этом ее форма зависит от содержания MoS2 в образце и определяется взаимным влиянием ZnO и MoS2 на строение гетероструктуры. Полученные наногетероструктуры ZnO@MoS2 обеспечивают высокую скорость образования водорода (906,6 мкмоль·г?1·ч?1) и имеют высокий потенциал использования для эффективного фотоэлектрохимического разложения воды.
Инженерная школа ядерных технологий
Журнал: Scripta Materialia (Q1, ИФ 5,079)
Егор Кашкаров (индекс Хирша 10), доцент отделения экспериментальной физики (ОЭФ), Наталья Пушилина (индекс Хирша 10), доцент ОЭФ, Максим Сыртанов (индекс Хирша 11), доцент ОЭФ, Дмитрий Кроткевич, инженер ОЭФ, Валерий Гофман (индекс Хирша 33), главный инженер проекта Научной лаборатории изотопного анализа и технологий, Нахум Травицкий (индекс Хирша 34), профессор отделения материаловедения.
Получены новые высокопрочные ламинаты на основе МАХ-фаз с межслойным армированием карбидокремниевыми волокнами. Установлено, что в результате спекания ламинатов на основе SiCf/Ti3Al(Si)C2 происходит сильная реакция между волокнами и МАХ-фазой, которая исключается путем формирования защитного углеродного покрытия на волокнах SiC, обеспечивающего механизмы упрочнения, связанные с отрывом и вытягиванием волокон. Прочность таких ламинатов составила ~990 МПа, что на 20 % выше по сравнению с ламинатами с непокрытыми волокнами.
Выявлено, что при спекании ламинатов на основе SiCf/Ti3SiC2 значительной реакции между волокнами и МАХ-фазой не происходит, а их прочность на изгиб достигает ~850 МПа. Послойная армированная структура ламинатов наряду с наличием упрочняющих фаз (TiC и Al2O3) обеспечивает вязкостные механизмы упрочнения, связанные с прогибом и разветвлением трещин на макро- и микроуровнях.
Стоит отметить, что полученные новые материалы на основе МАХ-фаз обладают комбинированными свойствами металлов и керамики, а также легко подвергаются механической обработке.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (№ 19-19-00192).
Журнал: Materials Science and Engineering: A (Q1, ИФ 4,652)
Галина Грабовецкая (индекс Хирша 12), Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН), Иван Мишин (индекс Хирша 9), ИФПМ СО РАН, Екатерина Степанова (индекс Хирша 7), доцент ОЭФ, Ольга Забудченко, ИФПМ СО РАН, Илья Раточка (индекс Хирша 10), ИФПМ СО РАН.
Титановые сплавы являются материалами, широко применяющимися в различных областях. Эффективным способом повышения их эксплуатационных характеристик при невысоких гомологических температурах является формирование ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры, что позволяет не только повысить механические свойства, но и существенно снизить температуру перехода в сверхпластическое состояние. Это делает возможной безотходную формовку деталей сложной формы из титановых сплавов в УМЗ состоянии.
В то же время известно, что фазовый состав, наряду с размерными и морфологическими характеристиками структуры, оказывает существенное влияние на деформационное поведение и механические свойства титановых сплавов. Поэтому в работе исследовано развитие пластической деформации в УМЗ сплаве ВТ16 при растяжении в зависимости от структуры и фазового состава.
Установлено, что отклонение фазового состава от равновесного в сторону увеличения β-фазы повышает устойчивость сплава к локализации пластической деформации в процессе растяжения при низких температурах (293–673 К). При растяжении в температурном интервале реализации сверхпластичного течения (823-973 К) указанное отклонение фазового состава от равновесного способствует достижению большего удлинения до разрушения.
Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности
Журнал: NDT & E INTERNATIONAL (Q1, ИФ 3,461)
Арсений Чулков (индекс Хирша 8), старший научный сотрудник Центра промышленной томографии, Alain Sommier (индекс Хирша 9), Université de Bordeaux, Christophe Pradere (индекс Хирша 18), CNRS Centre National de la Recherche Scientifique, Владимир Вавилов (индекс Хирша 21), заведующий Научно-производственной лабораторией “Тепловой контроль”, Ahmad Siddiqui, Advanced Systems Laboratory, Y Prasad, Advanced Systems Laboratory.
Проведенное исследование направлено на обнаружение производственных дефектов композиционных материалов, используемых в ракетно-космической отрасли, с применением различных способов активной инфракрасной термографии. Эффективность неразрушающих испытаний оценивали по критерию Танимото, который учитывает количество обнаруженных, пропущенных и ложных дефектов, обеспечивая статистическую оценку достоверности неразрушающих испытаний операторами-термографистами различной квалификации.
В работе установлено, что при максимальной величине критерия Танимото, равном 100 %, односторонний «стационарный» тепловой контроль с оптическим нагревом ксеноновыми лампами обеспечивает величину критерия Танимото на уровне 87 %. Близкие значения критерия Танимото были достигнуты при использовании процедур оптического сканирования и строчного сканирования в ТГц диапазоне.
С точки зрения практического применения, что в особенности актуально при испытаниях крупногабаритных изделий, процедура теплового контроля со строчной разверткой, реализующая оптический нагрев галогенными лампами, оказалась оптимальной.
Обработка результатов классической инфракрасной термографии позволила выполнить тепловую томографию с 3D-визуализаций изделия. Инфракрасная термография в сочетании с терагерцовым излучением как относительно новый метод неразрушающего контроля является многообещающим для выявления инородных включений, разрывов сплошности и других типов дефектов в стеклопластиковых композитах, а также влаги в сотовых структурах.
Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов
Журнал: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (Q2, ИФ 2,731)
Светлана Николаева, лаборант-исследователь Проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ПНИЛ ЭДИП), Елена Лысенко (индекс Хирша 15), заведующий ПНИЛ ЭДИП, Евгений Николаев (индекс Хирша 7), научный сотрудник ПНИЛ ЭДИП, Анатолий Суржиков (индекс Хирша 18), главный научный сотрудник ПНИЛ ЭДИП.
Магнитомягкие литиевые ферриты относятся к категории перспективных материалов в связи с их широким использованием в микроволновой технике, газовых сенсорных датчиков и так далее. Известно, что свойства ферритов можно улучшить за счет введения различного рода добавок, что позволяет управлять структурно-чувствительными свойствами, такими как электропроводность, магнитная проницаемость, теплопроводность и форма петли гистерезиса.
В настоящей работе авторами проведено исследование спекания многокомпонентного литиевого феррита с добавлением диоксида циркония. Установлено, что плотность ферритовой керамики при спекании можно увеличить при введении ZrO2 до 1 вес.% в синтезированный ферритовый порошок.
В работе был проведен кинетический анализ спекания феррита на основе математического моделирования с целью определения кинетических параметров уплотнения керамики. Анализ показал применимость диффузионных моделей для изучения закономерностей спекания феррита. Расчетные значения кинетических параметров могут быть использованы для усовершенствования технологического процесса спекания литий-титан-цинковых ферритов, легированных диоксидом циркония.
Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий
Журнал: Plants (Q1, ИФ 2,762)
Yoana Georgieva, Medical University of Plovdiv, Mariana Katsarova (индекс Хирша 7), Medical University of Plovdiv, Plamen Stoyanov, Medical University of Plovdiv, Rumen Mladenov (индекс Хирша 8), Medical University of Plovdiv, Petko Denev (индекс Хирша 18), Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Desislava Teneva, Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Евгений Плотников (индекс Хирша 8), доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий (ИШХБМТ), Petko Bozov (индекс Хирша 8), University of Plovdiv, Stela Dimitrova, Medical University of Plovdiv.
В статье показаны результаты исследования перспективного лекарственного растения рода Шлемник (Scutellaria), произрастающего в Болгарии. Эти растения широко используются в традиционной медицине, обладают очень широким спектром фармакологической активности и являются предметом пристального интереса ученых.
Ранее исследователи, в основном, сосредотачивали усилия на изучении активности терпеновых соединений, входящих в состав растения. В данной работе впервые проведено комплексное сравнительное исследование антиоксидантной активности экстрактов ряда видов шлемника, в том числе с использованием электрохимической методики, разработанной в ТПУ. Детально изучен полифенольный состав, содержание моно-, олигосахаридов и органических кислот у видов Scutellaria altissima, Scutellaria albida, Scutellaria galericulata.
«Применение различных аналитических методов позволяет объективно оценить активность биологических объектов в отношении свободных радикалов и выявлять наиболее эффективные антиоксиданты», — делают вывод авторы.
Журнал: Environmental Research (Q1, ИФ 5,715)
Мария Зыкова, СибГМУ, Константин Бразовский, профессор ИШХБМТ, Елена Веретенникова, СибГМУ, Марина Данилец (индекс Хирша 7), Научно-исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга (НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга), Людмила Логинова, СибГМУ, Сергей Романенко (индекс Хирша 9), профессор ИШХБМТ, Евгения Трофимова, НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга, Анастасия Лигачева, НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга, Кристина Братишко, СибГМУ, Мехман Юсубов (индекс Хирша 28), ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Онкотераностика», Алексей Ляпков, доцент ИШХБМТ, Михаил Белоусов, СибГМУ.
Природные химические соединения имеют очень широкий спектр и степень выраженности биологической активности, исследовать которую традиционными методами экспериментального биомоделирования чрезвычайно сложно и дорого.
В результате работы междисциплинарной научной группы, в которую входят сотрудники ведущих вузов и НИИ Томска, был разработан способ экспресс-оценки и прогнозирования биологической активности химических компонентов природного происхождения.
Предложенный подход основан на нейросетевой модели регрессионного типа, которая способна с высокой степенью достоверности прогнозировать биологическую активность образцов на основе значений физико-химических параметров, в частности, спектральной характеристики в области инфракрасного и видимого излучения.
Работоспособность подхода была продемонстрирована на примере иммунотропного действия соединений гуминовой природы. Помимо подтверждения применимости предложенного подхода к прогнозированию биологической активности параллельно с помощью референсного метода было доказано выраженное иммуностимулирующее действие гуминовых соединений, извлеченных из торфяных залежей Васюганского болота. Этот факт открывает новые перспективы использования богатейших запасов ценного природного сырья в качестве источника новых лекарственных молекул с широким спектром биологической активности.
Журнал: PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION (Q2, ИФ 3,099)
Яна Тараканчикова, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова (ПСПбГМУ), Альберт Муслимов (индекс Хирша 11), ПСПбГМУ, Михаил Зюзин (индекс Хирша 15), Университет ИТМО, Ирина Назаренко (индекс Хирша 23), University of Freiburg, Александр Тимин (индекс Хирша 16), ведущий научный сотрудник ИШХБМТ, Глеб Сухоруков (индекс Хирша 90), Queen Mary University of London, Кирилл Лепик (индекс Хирша 9), ПСПбГМУ.
Отсутствие эффективной и универсальной платформы доставки внутриклеточных нуклеиновых кислот препятствует клинической реализации генной терапии. Достижения в технологии послойного нанесения привели к производству полимерных капсул с высокой биосовместимостью, достаточной степенью загрузки, низкой стоимостью и высокой вариабельностью структуры.
Авторы показали возможность использования полимерных капсул разного размера в качестве универсальных невирусных носителей для доставки информационной РНК (мРНК) и малых интерферирующих РНК (миРНК). Использование полимерных капсул эффективно для доставки генетического материала в первичные стволовые клетки, что очень важно для лечения многих наследственных заболеваний.
Инженерная школа природных ресурсов
Журнал: Water (Q2, ИФ 2,544)
Елена Гершелис, доцент отделения геологии (ОГ), Андрей Гринько, инженер ОГ, Ирина Оберемок, инженер Лаборатории геологии месторождений нефти и газа, Елизавета Клеванцева, ТПУ, Наталина Полтавская, ТПУ, Алексей Рубан (индекс Хирша 7), доцент ОГ, Денис Черных (индекс Хирша 8), Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева, Андрей Леонов, доцент отделения электроэнергетики и электротехники, Наталья Гусева, руководитель ОГ, Игорь Семилетов (индекс Хирша 42), профессор ОГ.
Работа посвящена исследованию молекулярного состава органического вещества донных осадков, отобранных по профилю прибрежная зона – внешний шельф моря Лаптевых. Данный регион представляет собой уникальную биогеохимическую систему, где основным источником органического вещества является наземный осадочный материал, поступающий с продуктами разрушения многолетнемерзлых прибрежных пород и возрастающим объемом речного стока.
Усиление роли наземного углерода в арктической экосистеме может привести не просто к изменению биогеохимического и седиментационного режимов арктических морей, но также к серьезным экологическим последствиям (смещение карбонатного равновесия и асидификация вод, возрастающая эмиссия парниковых газов).
Поэтому оценка состава и источников органического вещества в море Лаптевых, а также уточнение механизмов его трансформации в системе суша-шельф являются важнейшими аспектами, необходимыми для понимания функционирования арктической климатической системы.
В данной работе для оценки состава и доли наземного органического вещества в осадках использованы результаты пиролиза Rock-Eval, традиционного для нефтяной геохимии, в совокупности с традиционными молекулярными маркерами органического вещества современных осадков. Исследование показало очень хорошую сходимость этих методов и подтвердило информативность Rock Eval для изучения незрелого органического материала.
Журнал: Applied Geochemistry (Q2, ИФ 2,903)
Светлана Борзенко, Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (ИПРЭК СО РАН), Валерия Дребот, инженер-исследователь отделения геологии, Игорь Федоров, ИПРЭК СО РАН.
В статье представлены результаты совместной работы сотрудников Томского политехнического университета совместно с учеными из Российской академии наук: Института природных ресурсов СО РАН, а также Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Исследование направлено на изучение условий, факторов и механизмов, контролирующих формирование химического состава подземных вод аридной зоны Восточного Забайкалья. Здесь в пределах сравнительно небольшой площади (около 3 000 км2) благодаря засушливому климату и наличию трещиноватых вулканогенных структур, обеспечивающих смешение вод, сформировались весьма разнообразные по составу подземные воды. Особо остро стоит проблема содового засоления, поскольку район используется местным населением для сельскохозяйственной деятельности, а также является частью Государственного природного биосферного заповедника «Даурский», который с 2017 года включен в список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Кроме природных разнообразных факторов на формирование состава вод также оказывают влияние этапы, которые проходит вода в конкретных геологических и ландшафтных условиях. На основе полученных данных было выделено три геохимических типа подземных вод, которые значительно различались по величине общей минерализации, pH, набору химических элементов и изотопному составу. Было обнаружено, что вода постепенно обогащается тяжелыми изотопами и некоторыми микроэлементами (например, F, Mo, Br, B и Li). Стадия же формирования содового типа вод оказалось промежуточной между образованием пресных подземных вод (гидрокарбонатных-кальциевых) и соленых (сульфатно-хлоридно-натриевых).
Представленные в статье результаты являются частью большого проекта, поддержанного Российским научным фондом (№ 17-17-01158 «Механизмы взаимодействия, состояние равновесия, и направленность эволюции системы соленые воды и рассолы - основные и ультраосновные породы (на примере регионов Сибирской платформы)». Позднее исследование было дополнено данными о поверхностных водных объектах (проект РФФИ № 18-05-00104 А «Геохимия озер Восточного Забайкалья: гидрогеохимические условия формирования и их минеральные ресурсы»). В настоящий момент исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (№20-35-90040 «Формирование химического состава подземных вод в условиях аридного климата на примере восточного Забайкалья»).
