Разработаны высокоэффективные методы получения инструментальных наноструктурированных твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтом, обладающих повышенными физико-механическими характеристи-ками, обеспечивающими эффективную работу инструмента при новых технологиях обработки материалов резанием.
Разработаны методы получения объемных нанокристаллических метали-ческих материалов консолидацией нанопорошков, деформационно-термической обработкой металлических сплавов и отжигом аморфных сплавов. Разработан способ подавления рекристаллизации в процессе горячего прессования, при получении длинномерных изделий из металлических нанопорошков, включающий получение прессовки, спекание ее в восстановительной среде для удаления оксидной пленки c поверхности металлических частиц и горячее прессование методом экструзии в инертной газовой среде с местным нагревом очага деформации ниже температуры начала рекристаллизации. (ИМЕТ РАН)
Разработаны физико-химические основы получения золь-гель методом высокодисперсных порошков форстерита, алюмомагниевой шпинели, муллита, пиросиликата иттрия и иттрийалюминиевого граната, а также силикатов иттрия, модифицированных оксидами циркония и гафния. Получены керамоматричные композиты на основе синтезированных порошков стронциевого анортита.
Получена методика синтеза активных в процессах спекания монодисперсных порошков Y2O3, Y2O3:Eu и In2O3 с частицами сферической формы. (ИОНХ РАН)
Проведены исследования электрохимико-термического оксидирования при электроконтактном нагреве и окислении наноструктурированного металла в присутствии на границах раздела наноразмерных дефектов структуры. Разработаны процессы темплатного синтеза новых металл-оксид-органических нанокомпозитов в организованных средах матричных металл-оксидных наноструктур с участием макроциклических соединений при электроконтактном активировании реакционной зоны при низких парциальных давлениях окислителя. (ИФХЭ РАН)
Впервые в мире изготовлено фотоннокристаллическое одномодовое оптическое волокно на основе сочетания нано- и микроструктурированных кристаллических матрицы и вставок в нее на диапазон длин волн 8-16 мкм
с оптическими потерями 1-2 дБ/м. Уровни нано- и микроструктурирования:
80-100 нм и 50-60 мкм в поперечном сечении кристаллических световодов сохраняются до длин 5-10 м, обеспечивая хорошее сохранение когерентной фундаментальной моды, в то время как следующие моды эффективно поглощаются кластерами серебра. (НЦВО РАН)
Получены новые уникальные данные по термодинамическим свойствам азота и гелия в мегабарном диапазоне давлений ударного сжатия, а также выявлены границы области диссоциации азота в ударных волнах. На основе квазихимического подхода рассчитаны термодинамические свойства дейтерия и гелия в широкой области сжатий до давлений, значительно превышающих мегабарный диапазон. (ИПХФ РАН, ВНИИЭФ)
Изучение свойств простых конденсированных газов при экстремально высоких давлениях и температурах стимулируется современными задачами физики конденсированного состояния, физики плазмы и астрофизики. С использованием взрывных устройств, основанных на принципе кумуляции энергии методом сферической имплозии и обеспечивающих метание стальных ударников со скоростью до 23 км/с, проведены уникальные измерения ударной сжимаемости азота и гелия в области рекордно высоких давлений до 3.2 Мбар. При этом степень сжатия жидкого азота достигала 4.2, а его плотность – 3.4 г/см3. Совокупность результатов новых и предшествующих измерений уточняют границы областей диссоциации и ионизации азота при высоких давлениях и температурах. Измеренная степень сжатия гелия ~ 6.4 не согласуется с какой-либо теоретической моделью, однако хорошо совпадает с результатами измерений, выполненных параллельно в Ливерморской лаборатории для гелия, предварительно сжатого в алмазных наковальнях.
Достигнуты значительные успехи в исследованиях пространственно-упорядо-ченных плазменно-пылевых структур, в том числе – в условиях микрогравитации и криогенных температур. Так совместно с Институтом внеземной физики Общества Макса Планка выполнен цикл приоритетных экспериментов по изучению свойств и динамики упорядоченных структур в больших плазменно-пылевых системах в условиях микрогравитации на Международной космической станции. Открыто и изучено новое состояние пылевой плазмы – электроре-ологическая плазма. При этом впервые наблюдался переход из кристаллического состояния в жидкостное в большой (свыше 106 сильно заряженных пылевых частиц) трехмерной изотропной плазменно-пылевой системе. Впервые проведен структурный и динамический анализ плазменно-пылевых образований, а также обнаружено развитие плазменно-пылевой неустойчивости и формирование подвижных протяженных плазменно-пылевых структур со свободной поверхностью при криогенных температурах (4-77 К). (ОИВТ РАН)
Экспериментально и теоретически исследованы свойства неидеальной плазмы твердотельной плотности при фемтосекундном лазерном воздействии, структура и динамика разлета лазерного факела в широком диапазоне плотностей энергии. При этом одним из центральных направлений исследований является изучение процессов взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с конденсированными мишенями. Таким образом генерируются экстремально высокие значения давления и температур, состояния вещества с плотностью, промежуточной между газом и жидкостью, сильно метастабильные состояния далеко за линией фазового равновесия во временном диапазоне. В последнем случае изменяются и становятся неоднозначными такие фундаментальные понятия, как температура, давление и скорость звука. Методами молекулярной динамики и двухтемпературной гидродинамики проведено детальное компьютерное моделирование этого явления. (ОИВТ РАН, ИТФ РАН)
Экспериментально обнаружено усиление ударной волны и переход ее в детонационно-подобный режим в результате выделения энергии при конденсации сильно пересыщенного углеродного пара в смеси инертного газа с малой добавкой нестойкой недокиси углерода. Обнаруженное явление может быть использовано для исследования процессов и явлений в пересыщенных парогазовых смесях, в том числе – в продуктах сгорания углеводородных топлив.
Исследованы устойчивость и неоднозначность ударно-волновых явлений в термодинамически неидеальных средах. Эта проблема представляет интерес как с фундаментальной точки зрения, так и в связи с ее практической важностью для задач ударного сжатия существенно неидеальных сред. Причем, если в идеальном газе ударная волна остается абсолютно устойчивой всегда, то в средах с произвольным уравнением состояния при выполнении определенных условий ударная волна может быть неустойчивой по отношению к малым периодическим возмущениям ее фронта. С целью уточнения существующей теории устойчивости ударных волн проведен анализ нелинейного поведения ударной волны с вязкой структурой в области ее неоднозначности. Показано, что в одномерном случае решение зависит от вида возмущения. Многомерные расчеты показали, что вне зависимости от вида возмущения на фронте ударной волны в области ее неоднозначного представления возникают незатухающие осцилляции параметров с образованием ячеистой структуры. (ОИВТ РАН)
На основании анализа литературных данных по свойствам лунного грунта и образующих лунных грунт оксидов силиция, магния, титана, железа и кальция при высоких давлениях, а также результатов экспериментов по определению ударной адиабаты вещества, аналогичного по составу лунному грунту, выполнено построение многофазного уравнения состояния лунного грунта. С помощью вычислительных кодов по методу Годунова и конечно-размерных частиц в ячейках проведено моделирование эксперимента LCROSS(Lunar CRater Observation and Sensing Satellite), в рамках которого предполагается провести исследование динамики процесса высокоскоростного столкновения космического аппарата с Луной в полярной области, где, предположительно, можно ожидать наличие льда в грунте. Расчеты выполнены для удара по сухому и льдосодержащему грунту, а также сделаны оценки формы и размера кратера и количества эжектированного при ударе вещества. (ИПХФ РАН)
Предсказан и реализован в эксперименте драматический эффект увеличения скорости коагуляции примесей, взвешенных в сверхтекучем гелии, при появлении в жидкости квантованных вихрей. Продуктом такого каталитического процесса должны являться имеющие исходно наноразмеры нити. (ИПХФ РАН)
Методом импульсного нагрева в волне отрицательного давления получены температурные зависимости кавитационной прочности растворов гелия в жидком аргоне при концентрациях гелия до 0.3% и давлениях от атмосферного до 6 МПа.
Исследования кавитации газонасыщенного жидкого аргона проведены для определения максимальной глубины проникновения в метастабильную область отрицательных давлений и выяснения возможности образования в жидкой матрице газовых включений в виде полостей. (ИТФ УрО РАН)
Проведены сравнительные измерения параметров быстрого (10–8 с) превра-щения графита в алмаз или алмазоподобную фазу высокого давления в условиях ударного сжатия. Изучено влияние содержания ромбоэдрической фазы, трехмерной упорядоченности и размера зерна на давление и скорость превращения. Обнаружено значительное влияние направления ударного сжатия относительно базисных плоскостей графита на регистрируемое давление превращения в фазу высокого давления и его скорость. (ОИВТ РАН, ИПХФ РАН)