Pmech:Основные результаты — различия между версиями
(Новая страница: «'''''Программа фундаментальных исследований президиума [http://www.ras.ru РАН] по механике''''' [[Pmech|...») |
Kate (обсуждение | вклад) м (→Список результатов) |
||
| (не показано 10 промежуточных версий 2 участников) | |||
| Строка 4: | Строка 4: | ||
''Основные результаты по итогам 2012 г.'' | ''Основные результаты по итогам 2012 г.'' | ||
| + | |||
| + | == Введение == | ||
Данные материалы представлены для включения в отчетный доклад по важнейшим достижениям по программам Президиума РАН в 2012 г., направляемый Президенту и Правительству Российской Федерации, а также для публикации на сайте РАН. | Данные материалы представлены для включения в отчетный доклад по важнейшим достижениям по программам Президиума РАН в 2012 г., направляемый Президенту и Правительству Российской Федерации, а также для публикации на сайте РАН. | ||
| − | + | В ходе выполнения программы было получено много выдающихся результатов, и перед руководством программы стояла очень сложная задача выбора (количество результатов для представления строго ограничено). Поэтому в этом году было решено руководствоваться следующими критериями отбора. | |
| − | + | * Возможность создания новых технологий и близость технической реализации. | |
| + | * Результаты, подчеркивающие междисциплинарный характер программы. | ||
| + | * Приоритет в большей степени отдавался группам, чьи результаты не подавались в предыдущие годы (см. [[Pmech:Отчетные материалы|отчетные материалы]]). | ||
| − | + | Более подробный список важнейших результатов, полученных в ходе выполнения программы, представлен в [[Pmech:Избранные результаты|избранных результатах]]. | |
| − | + | == Список результатов == | |
| + | '''Разработана математическая теория, позволяющая эффективно исследовать напряженно-деформированное состояние трехмерных блочных структур на различных масштабных уровнях''': наноразмерных структур, фундаментных плит строительных конструкций, литосферных плит (Бабешко В.А., ЮНЦ РАН, Ростов-на-Дону). Расщепление системы уравнений, описывающих подобные системы, позволило доступным для практических приложений методом исследовать граничные задачи и, в частности, выдвинуть теорию существования '''медленных сейсмических волн''', объясняющих «дальнодействие» сейсмической напряженности в Земле (Рис.1). С применением этих результатов развивается теория локализации природных процессов в окрестностях неоднородностей, в том числе в механике деформируемого тела, связанная с проявлением «природных вирусов». | ||
| + | [[Файл: 2012_main_res_1.png|center|thumb|700px|Рис.1. Ежедневные колебания поверхности территории Краснодарского края, север и юг поднимаются, восток и запад — опускаются: результат прохождения медленных сейсмических волн.]] | ||
| + | <br style="clear: both" /> | ||
<HR> | <HR> | ||
'''С использованием оригинальной экспериментальной установки доказана возможность управления размером синтезируемых наноалмазов и алмазоподобных частиц при гидродинамической кавитации''' посредством молекулярной структуры углеродсодержащей жидкости (Галимов Э.М., ГЕОХИ РАН, Москва). Как показали проведенные эксперименты, при вариации молекулярной структуры развиваемый метод позволяет получать наноалмазы различных размеров и с различными типами кристаллической решетки. В частности, с использованием толуола получены частицы наноалмаза размером 2-5 нм, что на порядок меньше размеров наночастиц, синтезируемых при кавитации в бензоле (20-30 нм). Представлены новые данные, свидетельствующие о том, что при кавитационном синтезе совместно с алмазной фазой возникает редкая ГЦК-форма углерода. | '''С использованием оригинальной экспериментальной установки доказана возможность управления размером синтезируемых наноалмазов и алмазоподобных частиц при гидродинамической кавитации''' посредством молекулярной структуры углеродсодержащей жидкости (Галимов Э.М., ГЕОХИ РАН, Москва). Как показали проведенные эксперименты, при вариации молекулярной структуры развиваемый метод позволяет получать наноалмазы различных размеров и с различными типами кристаллической решетки. В частности, с использованием толуола получены частицы наноалмаза размером 2-5 нм, что на порядок меньше размеров наночастиц, синтезируемых при кавитации в бензоле (20-30 нм). Представлены новые данные, свидетельствующие о том, что при кавитационном синтезе совместно с алмазной фазой возникает редкая ГЦК-форма углерода. | ||
| − | + | [[Файл: 2012_main_res_2.png|center|thumb|460px|Рис.2. Экспериментальная установка (а) и образцы кавитационных наноалмазов (б).]] | |
| − | Рис.2. Экспериментальная установка (а) и образцы кавитационных наноалмазов (б). | + | <br style="clear: both" /> |
| − | |||
<HR> | <HR> | ||
| − | '''Разработана уникальная методика | + | '''Разработана уникальная методика, позволяющая на основе анализа структуры изображения определить распределение перемещений на шероховатой поверхности трехмерного тела''' (спекл-интерферометрическая дилатометрия) (Гольдштейн Р.В., ИПМех РАН, Москва). Создана лабораторная установка (Рис.3), позволяющая одновременно анализировать изображение лицевой, обратной, и боковых сторон исследуемого тела, проведены измерения коэффициента температурного расширения модельного образца, получен патент на изобретение. В сравнении с существующими методами, обеспечивающими дилатометрические измерения одновременно не более чем в двух точках поверхности объекта, предложенная разработка обеспечивает получение существенно большего объёма дилатометрической информации при сохранении достаточного уровня точности измерений. |
| − | + | [[Файл: 2012_main_res_3.png|center|thumb|200px|Рис.3. Общий вид спекл-интерферометрического дилатометра и его оптических элементов.]] | |
| − | Рис.3. Общий вид спекл-интерферометрического дилатометра и его оптических элементов | + | <br style="clear: both" /> |
| − | |||
<HR> | <HR> | ||
| − | '''Для целей автоматизации медицинской диагностики разработан экспериментально-расчетный метод определения механических характеристик биологических тканей''' (Горячева И.Г., ИПМех РАН, Москва). Метод основан на индентировании в мягкую биологическую ткань головки механорецептора, представляющей собой полую прозрачную силиконовую полусферу. Измерение зависимости площади контакта от нормальной контактной нагрузки в процессе нагружения и | + | '''Для целей автоматизации медицинской диагностики разработан экспериментально-расчетный метод определения механических характеристик биологических тканей''' (Горячева И.Г., ИПМех РАН, Институт механики МГУ, Москва). Метод основан на индентировании в мягкую биологическую ткань головки механорецептора, представляющей собой полую прозрачную силиконовую полусферу. Измерение зависимости площади контакта от нормальной контактной нагрузки в процессе нагружения и моделирование контактного взаимодействия с использованием метода конечных элементов позволяют с высокой степенью надежности получить упругие характеристики исследуемой биологической ткани. Метод успешно использован для определения модуля Юнга ряда биологических образцов, моделирующих здоровые ткани и ткани с патологиями различного рода (свежая свиная печень, вареная печень, печень с подповерхностным включением). |
| − | + | [[Файл: 2012_main_res_4.png|center|thumb|300px|Рис.4. Определение модуля Юнга свиной печени.]] | |
| − | Рис.4. Определение модуля Юнга свиной печени | + | <br style="clear: both" /> |
| − | |||
<HR> | <HR> | ||
| Строка 40: | Строка 44: | ||
'''Создан реактор с вольфрамовой спиралью, позволяющий синтезировать алмазоподобные и алмазные пленки''' из смеси водорода (99%) с метаном (1%) при температуре спирали 21000С и температуре подложки 8000С (Ребров А.К., ИТ им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск). '''Данные измерений свидетельствуют о получении лонсдейлита (гексагональный алмаз), что сделано впервые в мире при низком давлении в лабораторных условиях.''' До настоящего времени данный минерал находили только в метеоритных кратерах или получали в виде композита алмаз–лонсдейлит при сверхвысоких давлениях (2-15 ГПа). В данных же экспериментах при низком давлении (20 мм рт.ст.) могут быть получены тетрагональные структуры (алмаз) или пучки призм гексагонального сечения (лонсдейлит) длиной порядка 1 мкм с характерным размером поперечного сечения 50 – 100 нм (Рис.5). | '''Создан реактор с вольфрамовой спиралью, позволяющий синтезировать алмазоподобные и алмазные пленки''' из смеси водорода (99%) с метаном (1%) при температуре спирали 21000С и температуре подложки 8000С (Ребров А.К., ИТ им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск). '''Данные измерений свидетельствуют о получении лонсдейлита (гексагональный алмаз), что сделано впервые в мире при низком давлении в лабораторных условиях.''' До настоящего времени данный минерал находили только в метеоритных кратерах или получали в виде композита алмаз–лонсдейлит при сверхвысоких давлениях (2-15 ГПа). В данных же экспериментах при низком давлении (20 мм рт.ст.) могут быть получены тетрагональные структуры (алмаз) или пучки призм гексагонального сечения (лонсдейлит) длиной порядка 1 мкм с характерным размером поперечного сечения 50 – 100 нм (Рис.5). | ||
| − | + | [[Файл: 2012_main_res_5.png|center|thumb|800px|Рис.5. Морфология пленки со сканирующего электронного микроскопа LEO-420 фирмы Carl Zeiss: а) алмазные тетрагональные структуры, б) пучки призм гексагонального сечения.]] | |
| − | Рис.5. Морфология пленки со сканирующего электронного микроскопа LEO-420 фирмы Carl Zeiss: а) алмазные тетрагональные структуры, б) пучки призм гексагонального сечения | + | <br style="clear: both" /> |
| + | <HR> | ||
== См. также == | == См. также == | ||
Текущая версия на 10:40, 12 февраля 2013
Программа фундаментальных исследований президиума РАН по механике
Главная страница > Результаты > ОсновныеОсновные результаты по итогам 2012 г.
Введение[править]
Данные материалы представлены для включения в отчетный доклад по важнейшим достижениям по программам Президиума РАН в 2012 г., направляемый Президенту и Правительству Российской Федерации, а также для публикации на сайте РАН.
В ходе выполнения программы было получено много выдающихся результатов, и перед руководством программы стояла очень сложная задача выбора (количество результатов для представления строго ограничено). Поэтому в этом году было решено руководствоваться следующими критериями отбора.
- Возможность создания новых технологий и близость технической реализации.
- Результаты, подчеркивающие междисциплинарный характер программы.
- Приоритет в большей степени отдавался группам, чьи результаты не подавались в предыдущие годы (см. отчетные материалы).
Более подробный список важнейших результатов, полученных в ходе выполнения программы, представлен в избранных результатах.
Список результатов[править]
Разработана математическая теория, позволяющая эффективно исследовать напряженно-деформированное состояние трехмерных блочных структур на различных масштабных уровнях: наноразмерных структур, фундаментных плит строительных конструкций, литосферных плит (Бабешко В.А., ЮНЦ РАН, Ростов-на-Дону). Расщепление системы уравнений, описывающих подобные системы, позволило доступным для практических приложений методом исследовать граничные задачи и, в частности, выдвинуть теорию существования медленных сейсмических волн, объясняющих «дальнодействие» сейсмической напряженности в Земле (Рис.1). С применением этих результатов развивается теория локализации природных процессов в окрестностях неоднородностей, в том числе в механике деформируемого тела, связанная с проявлением «природных вирусов».
С использованием оригинальной экспериментальной установки доказана возможность управления размером синтезируемых наноалмазов и алмазоподобных частиц при гидродинамической кавитации посредством молекулярной структуры углеродсодержащей жидкости (Галимов Э.М., ГЕОХИ РАН, Москва). Как показали проведенные эксперименты, при вариации молекулярной структуры развиваемый метод позволяет получать наноалмазы различных размеров и с различными типами кристаллической решетки. В частности, с использованием толуола получены частицы наноалмаза размером 2-5 нм, что на порядок меньше размеров наночастиц, синтезируемых при кавитации в бензоле (20-30 нм). Представлены новые данные, свидетельствующие о том, что при кавитационном синтезе совместно с алмазной фазой возникает редкая ГЦК-форма углерода.
Разработана уникальная методика, позволяющая на основе анализа структуры изображения определить распределение перемещений на шероховатой поверхности трехмерного тела (спекл-интерферометрическая дилатометрия) (Гольдштейн Р.В., ИПМех РАН, Москва). Создана лабораторная установка (Рис.3), позволяющая одновременно анализировать изображение лицевой, обратной, и боковых сторон исследуемого тела, проведены измерения коэффициента температурного расширения модельного образца, получен патент на изобретение. В сравнении с существующими методами, обеспечивающими дилатометрические измерения одновременно не более чем в двух точках поверхности объекта, предложенная разработка обеспечивает получение существенно большего объёма дилатометрической информации при сохранении достаточного уровня точности измерений.
Для целей автоматизации медицинской диагностики разработан экспериментально-расчетный метод определения механических характеристик биологических тканей (Горячева И.Г., ИПМех РАН, Институт механики МГУ, Москва). Метод основан на индентировании в мягкую биологическую ткань головки механорецептора, представляющей собой полую прозрачную силиконовую полусферу. Измерение зависимости площади контакта от нормальной контактной нагрузки в процессе нагружения и моделирование контактного взаимодействия с использованием метода конечных элементов позволяют с высокой степенью надежности получить упругие характеристики исследуемой биологической ткани. Метод успешно использован для определения модуля Юнга ряда биологических образцов, моделирующих здоровые ткани и ткани с патологиями различного рода (свежая свиная печень, вареная печень, печень с подповерхностным включением).
Разработана теория, позволяющая корректно описать контролируемый разогрев и движение ферромагнитных частиц в вязкоупругой среде, с приложением к медицинской гипертермии и нанохирургии для лечения новообразований (Матвеенко В.П., ИМСС УрО РАН, Пермь). Поскольку резистентность злокачественных клеток к нагреву ниже, чем у здоровых, магнитоиндукционная гипертермия частиц, впрыснутых в живую ткань и вовлеченных внешним полем в интенсивное движение, позволяет избирательно уничтожать именно «плохие» клетки. Кроме того, приведение в движение ферромагнитных частиц используется для прямого разрушения внутриклеточных структур (магнитная нанохирургия), таким образом, «вредные» клетки удается уничтожать практически без нагревания.
Создан реактор с вольфрамовой спиралью, позволяющий синтезировать алмазоподобные и алмазные пленки из смеси водорода (99%) с метаном (1%) при температуре спирали 21000С и температуре подложки 8000С (Ребров А.К., ИТ им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск). Данные измерений свидетельствуют о получении лонсдейлита (гексагональный алмаз), что сделано впервые в мире при низком давлении в лабораторных условиях. До настоящего времени данный минерал находили только в метеоритных кратерах или получали в виде композита алмаз–лонсдейлит при сверхвысоких давлениях (2-15 ГПа). В данных же экспериментах при низком давлении (20 мм рт.ст.) могут быть получены тетрагональные структуры (алмаз) или пучки призм гексагонального сечения (лонсдейлит) длиной порядка 1 мкм с характерным размером поперечного сечения 50 – 100 нм (Рис.5).
