3 т.10, 2018 - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Бесплатный доступ
ID: 142212181 Короткий адрес: https://sciup.org/142212181
Статьи выпуска 3 т.10, 2018 Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Энергетическая эффективность нанокомпозитных трубопроводов
Статья научная
В настоящее время все большее распространение получают многослойные металлопластиковые трубы, изготовленные по специальным технологиям. Основные достоинства так называемых нанокомпозитных труб - повышенный срок эксплуатации (до 80-100 лет), прочность и неподверженность коррозии. В статье рассмотрен энергетический аспект применения полимерных композитных труб. Показано, что благоД.А.ря низкой шероховатости Д.А.же на начальном этапе эксплуатации затраты электроэнергии на привод насосов в системе почти в 1,5 раза ниже аналогичного показателя систем со стальными трубопровоД.А.ми. В перспективе из-за нарастания отложений в стальных трубопровоД.А.х эффект возрастает в среднем на 8% за каждый последующий год эксплуатации.
Бесплатно
Растворимые соединения алюминия и нанокомпозитные материалы на их основе. Часть III
Статья научная
Настоящая статья посвящена применению растворимых соединений алюминия для получения нанокомпозитных материалов. Проведен анализ состояния ионов алюминия Al3+ в водных растворах. Простые соединения алюминия являются прекурсорами по всех процессах получения нанокомпозиционных материалов на основе оксидов алюминия. Состояние ионов Al3+ в водных растворах определяет механизм и структуру получаемых нанокомпозитов. Проведен анализ фазовых превращений в системах солей алюминия, гидратированных оксидов и оксидов. На основе этих Д.А.нных определены основные режимы получения конечных материалов. Сделан анализ различных методов получения коллоидных растворов гидратированных оксидов алюминия как основного прекурсора при получении нанокомпозиционных материалов на основе оксидов алюминия. В качестве таких методов изучены процессы получения алюмозоля методом осаждения-пептизации. Также для синтеза алюмозолей рассмотрены методы ионного обмена и контролируемого гидролиза соединений алюминия. Для получения смешанных оксидных материалов в системе SiO2-Al2O3 проведен анализ процессов взаимодействия кремне- и алюмозолей. Изучена возможность применения метоД.А. «гомогенное осаждение гидратированного окосида алюминия» для получения нанокомпозитов на основе окосида алюминия.
Бесплатно
Киберфизические системы как технологии субсидиарного управления
Статья научная
Актуальность темы статьи заключатся в том, что в России запущена масштабная системная программа развития экономики нового технологического поколения на базе промышленной концепции «Индустрия 4.0» путем ее цифровизации и реструктуризации с использованием инновационных инструментов и механизмов. Киберфизические системы (CPS) представляют высокоэффективные технологические процессы, объединяющие реальный и виртуальный миры с целью формирования единого сетевого пространства, где «умные объекты» коммуницируют между собой. CPS являются эволюционными последователями встроенных систем. Киберфизическим системам отводится ведущая роль в решении проблем, связанных с нехваткой природных ресурсов, устойчивой мобильностью и изменениями энергии [1]. Область использования киберфизических процессов очень многогранна: от промышленного производства, строительства, транспорта, энергосбережения до медицины. «Умные электросети» являются ярким примером применения киберфизических систем, в которых объединены несколько производственных станций, осуществляя балансировку нагрузки и ценообразования. В «Умных зД.А.ниях» встроенные Д.А.тчики предназначены для экономного управления освещением, вентиляцией, а также для обеспечения безопасности жильцов. В статье рассматриваются киберфизические системы и субсидиарное управление, рассмотрена связь киберфизического управления с субсидиарным управлением. В статье описаны производственно-технологические принципы концепции «Индустрия 4.0», проанализирован эволюционный процесс киберфизических систем, установлено их предназначение в производственной деятельности, определены основные функции киберфизических систем.
Бесплатно
Статья научная
В статье обсужД.А.ется проблема созД.А.ния смесей и композитов широкого функционального назначения, аД.А.птированных к процессам строительной 3D-печати. Исходя из положений классической реологии дисперсных систем, проанализирован строительно-технологический процесс 3D-печати. Произведен теоретический анализ моделей реологического поведения дисперсных систем в соответствии с состоянием их структуры и динамикой процессов приготовления смеси, транспортирования ее из смесителя в экструдер, экструдирования, послойной укладки по заД.А.нной траектории, твердения смесей в напечатанных слоях строительного объекта. Выделены основные факторы и критерии устойчивости гетерогенных дисперсных систем в динамических и статических условиях 3D-печати. Сформирована общая научная концепция оптимизации составов смесей для 3D-печати по характеристикам вязкости, пластичности, а также параметрам процессов схватывания и твердения. Обоснованы технологические средства управления реологическим поведением вязко-пластичных смесей на всех стадиях процесса 3D-печати. К ним отнесены концентрация, размер, морфология, химико-минералогический состав, физико-химические свойства поверхности частиц дисперсной фазы, ионный состав, вязкость, плотность дисперсионной среды. Показано, что прикладные инженерные решения по управлению реологией, структурообразованием и свойствами смесей и композитов для 3D-ne4aTH должны быть основаны на применении традиционных рецептурно-технологических факторов и использовании средств из арсенала «нано». В работе предложен набор средств из арсенала «нано» в соответствии с нанотехнологическим принципом «снизу - вверх», в частности, для управления реологическими характеристиками смесей, для обеспечения их вязкопластичности и формоустойчивости. В заключении сформулированы научные и прикладные заД.А.чи Д.А.льнейшего развития исследований в этой области.
Бесплатно
Investigation of the rheological properties of PVC compositions containing phthalate plasticizers
Статья научная
Polymer materials based on polyvinyl chloride (PVC) are processed in the form of multitudinous compositions. One of the main indicators in the processing of polymer compositions is manufacturability. It is known that in the processing of polyvinyl chloride compositions manufacturability is estimated by rheology of melts. The determine polymer processability the melt flow index (MFI) is the most widespread and almost universally used value. The melt flow index of the polymer material is the mass of polymer in grams extruded through the capillary at a certain temperature and pressure overfall in 10 minutes. It allows us to take decisions on the necessary conditions of processing the polymer composition and to determine the temperature limits of converting. In fact, PVC compositions are characterized by high viscosity and various chemical additives. For example, plasticizers are used to improve the processing conditions. This research studied how oxyalkylated alcohol phthalates developed by the authors influence on the MFI polymer. The results show that the synthesized esters, in a greater degree respect to the industrial plasticizer di- octylphthalate (DOP), increase the fluidity of the melt of the PVC composition and reduce its processing temperature thus improving the effectiveness of the plastic production.
Бесплатно
Влияние неметаллических включений на сопротивляемость металла сварных швов хрупким разрушениям
Статья научная
Согласно статистике, до 80% всех фиксируемых аварий металлоконструкций связаны со сварными соединениями. При этом большинство аварийных разрушений, как правило, инициируемых неметаллическими включениями в металле шва, носит хрупкий характер. Вероятность хрупкого разрушения уменьшается с повышением его пластичности. А пластичность, в значительной степени зависящая от подвижности дислокаций, уменьшается при снижении температуры и увеличении скорости деформации. Пластичность металла является структурно чувствительным свойством и зависит от типа кристаллической решетки, определяющего количество плотноупакованных направлений и плоскостей скольжения. Низколегированные стали, в основном, используемые в сварных металлоконструкциях, имеют объемно-центрированную кубическую решетку со сравнительно небольшим количеством плоскостей и направлений скольжения. Эти стали пластичны при относительно высоких температурах и становятся хрупкими при отрицательных. Единственным средством повышения пластичности металла без существенного уменьшения его прочности является измельчение зерна. Одним из эффективных способов получения мелкозернистой структуры металла шва является введение в сварочную ванну модификаторов в виде тугоплавких соединений (оксиды, карбиды, нитриды), которые в зоне кристаллизации сварочной ванны являются центрами кристаллизации и увеличивают число зерен в единице объёма. Исследования модифицирования кристаллизующегося металла в условиях литья и сварки плавлением показали, что перегрев расплава снижает эффект модифицирования. При электродуговой сварке с температурой дуги более 6000 К опасность дезактивации модификатора велика. Одним из способов уменьшения перегрева и повышения эффективности модификаторов при сварке является введение модифицирующих частиц в сварочную ванну в комплексе с более массивными гранулами в виде рубленой проволоки, служащими микрохолодильниками. Этот способ, получивший название «сварка с металлохимической присадкой (МХП)», успешно применяется в мостостроении. Модифицирование сварочной ванны тугоплавкими частицами наряду с положительным эффектом измельчения зерна в сварном шве содержит и отрицательный момент: остающиеся в шве модифицирующие частицы в виде неметаллических включений являются концентраторами напряжений и могут стать очагами зарождения трещин. В работе с позиций механики разрушения Д.А.н анализ путей минимизации вредного воздействия неметаллических включений на охрупчивание металла шва на примере автоматической сварки стали 10ХСНД с модифицирующей металлохимической присадкой. Сформулированы основные требования к параметрам и физико-химическим свойствам неметаллических включений, обеспечивающие высокую стойкость металла шва против охрупчивания.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования глубины проникновения питтинговой коррозии в поверхностные структуры плакированной стали в зависимости от электродного потенциала на ее поверхности. Исследования проводили на нержавеющей поверхности образцов из стали 09Г2С/08Х13, которая широко используется в строительстве металлоконструкций в нефтегазовой отрасли в условиях высокой коррозионной агрессивности технологической среды, так как она одновременно обеспечивает необходимые механические свойства и коррозионную стойкость. Показано влияние питтингообразующих компонентов коррозионной среды (ионов С1- и S2032-) на диффузию окислителей и развитие локальных процессов разрушений пассивной пленки. Отмечено, что максимальное влияние электродного потенциала на развитие питтинговой коррозии происходит в области вторичной пассивации. При этом глубина питтингов может достигать 180 мкм. Д.А.льнейшее смещение электродного потенциала поверхности способствует явлению транспассивности и приводит к появлению значительных механических напряжений в поверхностных структурах, вызывая их растрескивание. Исследование поверхностных структур позволит установить механизмы их разрушения и своевременно осуществить необходимые антикоррозионные мероприятия.
Бесплатно
