Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 986
Статья научная
Рассматриваются новые подходы к получению высококачественных строительных материалов с использованием нанотехнологий, эффективность которых зависит от применения в традиционном нанопроцессе внешних циклических воздействий разной природы.
Бесплатно
К вопросу о фрактальной размерности нанотехногенного сырья
Статья научная
Статья посвящена фрактальной размерности шламовых отходов, являющихся нанотехногенным сырьем. Приведены химический состав шламов, сведения о фрактальной размерности частиц, а также их классификация по условиям образования. Рациональное применение шламовых отходов позволит улучшить технологические и эксплуатационные свойства материалов на основе минеральных вяжущих.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы нанотехнологии и наноматериалы стали использоваться в различных отраслях промышленности и, в том числе, в дорожном строительстве, а дорожное строительство вышло на новый уровень и является одним из приоритетных направлений государства. Увеличение доли автомо-бильных дорог, соответствующих современным нормативным требованиям, невозможно без применения новых технологий и материалов, к которым от-носятся битумные материалы, являющиеся типичными нефтяными наноди-сперсными системами, свойства которых определяются наноструктурными частицами дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной средой. Для расширения номенклатуры современных и перспективных вяжущих материалов целью исследований стала разработка перспективной технологии производства полимер содержащих битумных материалов, полученных по разным технологиям: модифицирование полимерами битума дорожной марки, компаундирование глубоко окисленного битума модифицированным полимерами гудроном. В качестве объектов исследований использовали битум дорожной марки, глубоко окисленный битум, облегченный и утяжеленный гудрон. В качестве полимерного модификатора – дивинил-стирольный термоэластопласт марки ДСТ-30-01, который позволит достичь требуемых размеров частиц дисперсной фазы, создать дополнительную нанофазу из полимера и тем самым обеспечить требуемые эксплуатационные показатели. Анализ свойств полимерно-битумных вяжущих показал преимущество технологии, основанной на компаундировании глубоко окисленного битумас модифицированным полимером гудроном. Происходит рост значений максимального усилия при растяжении, когезионных и прочностных свойств, показателя адгезии при некотором снижении растяжимости. Разработана перспективная технология производства полимерно-битумных вяжущих как инновационных наносвязующих для устройства асфальтобетонных покрытий с улучшенными показателями качества, которая позволит расширить ассортимент востребованной в дорожном строительстве высококачественной продукции и рост технико-экономических показателей битумного производства.
Бесплатно
Кавитационное диспергирование углеродных нанотрубок и модифицирование цементных систем
Статья научная
Наиболее существенным направлением исследований в области строительного материаловедения является разработка новых эффективных методов повышения прочностных свойств материалов. Одним из таких способов является модифицирование матрицы композита с использованием углеродных нанотрубок. Свойства наномодифицированных бетонов во многом зависят от выбранного способа введения углеродных наночастиц в объем материала. Предварительное диспергирование УНТ в воде затворения с пластифицирующей добавкой посредством ультразвукового воздействия на среду и находящихся в ней коллоидных и других частиц, в том числе наночастиц, является наиболее часто применяемым в исследованиях способом равномерного распределения нанотрубок в цементной системе. В некоторых исследованиях разделение агломерированных УНТ в суспензии осуществляли при помощи ультразвуковой обработки. Последующий анализ показал, что основными недостатками ультразвуковой дисперсии являются высокая энергоемкость и малая производительность, что существенно затрудняет их применение в рамках реального производства. На практике все шире применяются методы кавитационного диспергирования, которые получили развитие в конце 90-х годов XX века. В настоящей работе представлены результаты диспергирования многослойных нанотрубок на гидродинамическом кавитационном оборудовании. Установлено, что использование кавитационного гидродинамического оборудования позволяет получать стабильные и однородные углеродные дисперсии для введения и равномерного их распределения в объеме бетона так же, как и в случае использования ультразвуковой обработки. При этом преимуществами данной технологии являются существенное снижение энергозатрат и возможность обработки крупных объемов жидкости, необходимых для наномодификации бетона в условиях реального производства.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье в самой доступной форме предоставлена информация о совершенно ином подходе к испытанию и применению в цементном бетоне лиофобных золей и золь-модификаторов в отличие от любых других химических добавок, которые в жидкой форме классифицируются как истинные растворы. Правила подбора составов, произведённых в лабораторных условиях по ГОСТ 27006-2019 п. 6.11, не могут быть также применены и для золей, и для золь-модификаторов, представляющих собой стабилизированные коллоидные растворы. Речь идёт о приготовлении бетонных смесей для их дальнейших испытаний.
Бесплатно
Капиллярное структурообразование сырьевых композиций на основе минеральных вяжущих веществ
Статья научная
На основе представлений о капиллярном структурообразовании в цементных сырьевых композициях, включая микро- и наноуровень, базирующихся на закономерностях формирования полидисперсных структур в условиях баланса межчастичных сил в трехфазных дисперсных системах, рассматриваются предпосылки для разработки научной методики определения оптимальной влажности сырьевой смеси для получения наибольшей прочности бетона из жестких сырьевых смесей.
Бесплатно
Статья научная
Современное состояние сырьевой базы жидкого углеводородного сырья характеризуется повышением его стоимости и снижением объемов добычи. При этом запасы природного газа и твердых горючих ископаемых значительно превышают запасы нефти [1-3]. Кроме того, при переработке нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) образуется значительное количество так называемых нефтезаводских газов. Суммарный выход нефтезаводских газов на НПЗ составляет в среднем 5-8% масс. от объема перерабатываемой нефти, а на НПЗ нефтехимического профиля эта цифра значительно выше [4, 15, 16]. Наиболее крупнотоннажным процессом переработки легкого углеводородного сырья (природного, попутного нефтяного и нефтезаводского газа) является каталитическая переработка на базе процессов алкилирования и олигомеризации. Несмотря на то, что в процессе олигомеризации легких олефинов предлагается большое разнообразие катализаторов, на практике находят применение лишь некоторые из них. Это связано с относительно высокой стоимостью большинства катализаторов, сложностью состава и технологии, как производства катализаторов, так и процессов переработки газов с применением данных катализаторов [5, 17]. Наибольшее распространение в процессах олигомеризации получили силикофосфатные и цеолитные катализаторы. Силикофосфатные катализаторы обладают рядом недостатков, такими, как: высокое давление, необходимое для проведения процесса (до 10 МПа); малый срок службы катализатора, не поддающегося окислительной реактивации. К недостаткам цеолитных катализаторов высокотемпературной олигомеризации следует отнести достаточно короткий межрегенерационный период, присутствие в продуктах значительных количеств ароматических углеводородов и тяжелого остатка [6-9]. В работе представлены результаты исследований разработанных авторами суперкислотных катализаторов на основе анион-модифицированного оксида металла, смешанных гетерополикислот (ГПК) и наноразмерного порошка никеля (NiНРП), нанесенного на нанокомпозитный кислотно-активированный монтмориллонит для процесса переработки легкого углеводородного сырья в компоненты моторных топлив. Установлено, что синтезированные образцы катализаторов обладают высокими показателями активности в процессах олигомеризации пропан-пропиленовой фракции и алкилирования изобутана бутан-бутиленовой фракцией.
Бесплатно
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведены уравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяет моделировать разветвленные, сшитые макромолекулы и содержащие их системы, находящиеся в состоянии равновесия или в неравновесном состоянии. Фрактальное рассмотрение статистического полимера позволяет моделировать различные виды случайного фрактала и других объектов, изучаемых методами фрактальной теории. Способ статистического полимера применим не только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе было описано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрения статистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, что коллоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоит из очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находя- щихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Был проведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределения Максвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробега коллоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количество частиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Для моделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различные подходы.
Бесплатно
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведеныуравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяетмоделировать разветвленные, сшитые макромолекулы и содержащие их системы, находящиеся в состоянии равновесия или в неравновесном состоянии. Фрактальное рассмотрение статистического полимера позволяет моделировать различные виды случайного фрактала и других объектов, изучаемыхметодами фрактальной теории. Способ статистического полимера применимне только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе былоописано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрениястатистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, чтоколлоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоитиз очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находящихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Былпроведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределенияМаксвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробегаколлоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количествочастиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Длямоделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различныеподходы.
Бесплатно
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведены уравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяет моделировать разветвленные, сшитые макромолекулы и содержащие их системы, находящиеся в состоянии равновесия или в неравновесном состоянии. Фрактальное рассмотрение статистического полимера позволяет моделировать различные виды случайного фрактала и других объектов, изучаемых методами фрактальной теории. Способ статистического полимера применим не только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе было описано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрения статистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, что коллоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоит из очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находящихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Был проведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределения Максвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробега коллоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количество частиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Для моделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различные подходы.
Бесплатно
Квантовый путь в новую эру измерения энтропии. Приложения квантовой механики. Часть I
Статья
Бесплатно
Квантовый путь в новую эру измерения энтропии. Приложения квантовой механики. Часть II
Статья научная
Рассматриваются трибофизические модели на основе реализации углеродно-азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в результате которых в зоне трения (внутреннего и внешнего) водород превращается в гелий. Обсуждаются возможности получения конкурентоспособных технологий на основе научных открытий (Диплом № 258, Диплом № 277, Диплом № 289, Диплом № 302, Диплом № 392, Диплом № 404) и квантовой теории трения.
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
Кинетика разрушения наномодифицированных серных композитов
Статья научная
Потребность современной строительной отрасли в широком спектре материалов, характеризующихся различными сочетаниями физико-механических и функциональных свойств, обусловлена возрастанием эксплуатационных нагрузок на строительные конструкции. Одними из перспективных материалов являются серные композиционные материалы, в качестве вяжущего для которых используется элементарная сера, а в качестве дисперсных фаз — минеральные порошки различного фракционного состава и/или короткие волокна. Серные композиционные материалы характеризуются комплексом положительных качеств: невысокая стоимость вяжущего, быстрое твердение, высокая стойкость к воздействию агрессивных сред. Посредством наномодификации, состоящей в формировании переходного слоя нанометровой толщины на частицах тонкодисперсного наполнителя, возможно повышение показателей физико-механических свойств и, в частности, предела прочности при сжатии. Вместе с тем, только значение предела прочности не является исчерпывающей характеристикой структуры; для исследования необходимо привлекать кинетические закономерности процесса разрушения. Для исследования указанных закономерностей нами использован метод акустической эмиссии, измерения проводились на авторском оборудовании. Показано, что наномодификация приводит к перераспределению энергии акустической эмиссии на стадии нагружения, непосредственно предшествующей разрушению. Характеризовать структуру предложено напряжением, которое соответствует половинному значению суммарной энергии эмиссии. Показано, что предложенный параметр находится в сильной корреляционной связи с пределом прочности при сжатии.
Бесплатно
