🌏 Появление в атмосфере избыточной концентрации парниковых газов, которые, накапливаясь в ней, поглощают тепловое излучение Земли и частично возвращают его на земную поверхность, приводит к стремительному росту глобальной средней температуры воздуха и, как следствие, изменению климата.
💨 Для количественной оценки отдельных источников и поглотителей парниковых газов требуются непосредственные измерения в региональных, городских, сельскохозяйственных и промышленных средах, расположенных рядом с ними.
📖Ученые из МГТУ им. Баумана, Центра прикладной физики МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФИЦ ХФ РАН им. Семенова предложили новую методику регистрации спектров парниковых газов CO2 и CH4.
В рамках работы:
⏺ Представлен макет, созданный на основе динамического фурье-спектрометра и позволяющий регистрировать спектры ИК-поглощения в диапазоне длин волн 1.0–1.7 мкм со спектральным разрешением 10 см−1.
⏺ Проведена долговременная запись коэффициента пропускания атмосферы в условиях городской застройки. По полученным данным осуществляли контроль интегральной и объемной концентраций CO2 и CH4. Показано, что поведение временных зависимостей объемных концентраций углекислого газа и метана хорошо отражает степень загруженности дорог. Уменьшение объемной концентрации в вечернее время объясняется увеличением протяженности оптической трассы и дополнительным захватом массы воздуха, находящегося за пределами области интенсивного движения.
⏺ Измерения в активном режиме с применением ИК-излучателя показали, что интенсивность линий поглощения в спектральном диапазоне 1.0– 1.7 мкм и на сравнительно небольших расстояниях (протяженность трассы менее 400 м) оказывается низкой. Для увеличения чувствительности метода в активном режиме следует увеличить протяженность трассы и/или расширить спектральный диапазон фурье-спектрометра до 2.4 мкм. Это позволит регистрировать дополнительно линии поглощения CO2, CH4 и CO в диапазоне 1.7–2.4 мкм.
🔥 Научные сотрудники из ФИЦ ХФ им. Семенова РАН и Академии государственной противопожарной службы МЧС изучили влияние примесей на ламинарное пламя в бедных водородно-воздушных смесях.
Интерес к исследованию влияния примесей на кинетику реакций в пламенах смесей водорода с кислородом или воздухом обусловлен как развитием технологий водородной энергетики, так и проблемами пожаро- и взрывобезопасности в отраслях промышленности, где применяется или образуется водород.
В рамках работы было проведено численное моделирование влияния примесей H, O, OH, HO2 и H2O2 на структуру и скорость распространения ламинарных пламен в бедных (12% и 15% водорода) смесях водорода с воздухом при давлении 1 и 6 атм.
Получены следующие результаты:
1️⃣ Добавка примесей в виде H, O, OH, HO2 и H2O2 в исходную смесь при их концентрациях до 0.1% не приводит к заметному изменению скорости ламинарного пламени.
2️⃣ С повышением начальной температуры смеси до 400 К влияние примесей еще больше ослабевает. Из изученных примесей только OH незначительно понижает скорость ламинарного пламени, а все остальные ускоряют распространение пламени.
3️⃣ Незначительное влияние примесей на скорость ламинарного пламени объясняется быстрым перемещением атомов O и H в промежуточные продукты горения в начальной зоне пламени, где тепловыделение мало. При этом скорость тепловыделения почти не изменяется.
Работа опубликована в журнале «Химическая физика» 2023, №12.
Моделирование ситуаций, связанных с воздействием взрывов конденсированных взрывчатых веществ (КВВ), необходимо для разработки систем взрывозащиты. Наиболее реалистичные условия взрывного нагружения могут быть достигнуты путем проведения полномасштабных полевых испытаний, однако этот способ сложен, требует обеспечения мероприятий по безопасности и имеет регламентные ограничения. Широко распространенной альтернативой являются ударные трубы, в которых вместо КВВ применяются сжатые газы.
Коллектив ученых (С. П. Медведев, С. В. Хомик, О. Г. Максимова, Э. К. Андержанов, А. Н. Иванцов, В. Н. Михалкин1, А. М. Тереза) из ФИЦ ХФ РАН и Академии ГПС МЧС выполнили анализ результатов экспериментов по имитации действия взрыва в ударной трубе с фокусирующим элементом.
В ходе работы: ⏺ Установлено, что на малое основание конуса воздействует кратковременный скачок давления с максимальной амплитудой, многократно превышающей давление при отражении ударной волны от плоской стенки. ⏺ Показано, что хорошее согласие эксперимента с результатами трехмерного численного моделирования достигается с учетом усреднения взрывной нагрузки по поверхности чувствительного элемента датчика давления. ⏺ Отмечено подобие зависимостей давления от времени при фокусировке и при нормальном отражении ударной волны, генерируемой взрывом “эквивалентного” заряда КВВ. ⏺ Показано, что для создания одинаковой нагрузки амплитуда падающей ударной волны при взрыве заряда ТНТ должна в 6–7 раз превышать соответствующую величину в ударной трубе с фокусирующим элементом.
✅ Полученные результаты и разработанная методика позволяют проводить имитацию фугасного действия взрыва без использования конденсированных взрывчатых веществ.
🔬 Эффективность индивидуальных полимерных имплантатов, используемых для реконструкции обширных дефектов лица у онкобольных, в значительной степени определяется внутренней архитектурой имплантата. В свою очередь, при кристаллизации от архитектуры имплантата зависят структура и форма имплантата как на микро, так и макроуровнях.
Группа ученых из Томского политехнического университета, НИИ онкологии Томского НИМЦ, Томского государственного университета и Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН изучили взаимосвязь между внутренней архитектурой (гироид, куб, сетка и соты) и изменением формы индивидуальных имплантатов, изготовленных методом 3D-печати из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом после их кристаллизации при постоянной плотности заполнения.
👉 Методом дифференциальной сканирующей калориметрии установлено, что кристаллизация приводит к перестройке кристаллической структуры имплантата, увеличивая содержание электрически активных кристаллических фаз. 👉 Методами сканирующей электронной микроскопии и компьютерной томографии установлено, что оптимальной внутренней архитектурой имплантата глазницы является структура с трижды периодичной минимальной поверхностью (гироид). Кристаллизация имплантатов этого типа приводит к незначительному изменению формы, позволяя сохранять функциональность и возможность использования их для реконструкции дефекта глазницы.
Группа ученых из ФИЦ ХФ РАН, Курчатовского института, Тайваньского Исследовательского центра «Академия Синика», Калининградского филиала ИЗМИРАН и Геофизического центра РАН провели анализ причин увеличения ошибок позиционирования при усилении сигнала, передаваемого глобальными навигационными спутниковыми системами (ГНСС).
Статья подчеркивает важность учета сложных физико-химических процессов в ионосфере для точного позиционирования ГНСС и предлагает новые подходы для решения этой проблемы, основанные на квантовой теории.
Приводим основные аспекты, которые авторы разобрали в статье.
Физико-химические процессы в ионосфере: 🔹обсуждены основные химические реакции в нижней ионосфере с участием ридберговских состояний молекул O2, N2 и NO. 🔹Приведено объяснение физической причины временной задержки спутникового сигнала, приводящей к ошибкам позиционирования ГНСС.
Квантовый подход: 🔹 Предложен квантовый подход, который объясняет переход от традиционного представления о распространении радиоволн к движению фотонов. В этом случае эффективное время задержки при резонансном рассеянии фотона определяется временем жизни промежуточных автоионизационных состояний колебательно-возбужденных ридберговских комплексов.
⚡️ Приведенные результаты представляют большой интерес для ряда современных направлений исследований по влиянию грозовой активности на работу ГНСС, структуре и свойствам плазменных неоднородностей в ионосфере.
🌩 Например, при грозовой активности происходит воздействие электрических полей облаков на плазмохимические процессы в D-слое ионосферы, что должно приводить к заметному увеличению ошибок позиционирования. Это связано с тем, что заряженные униполярно после разрядов линейной молнии электрические поля облаков на высотах 90–100 км приводят к резкому возрастанию на два-три порядка концентрации электронов.
🦠 Быстро развивающаяся резистентность к существующим противовирусным препаратам требует создания новых лекарственных и дезинфекционных средств. Сегодня хорошо известно, что полиоксометаллаты, среди которых наиболее полно изучены гетерополикислоты Кеггина, могут быть ингибиторами многих штаммов вирусов (гриппа, лихорадки Денге, атипичной пневмонии, ВИЧ и др.)
💊 Для разработки новых противовирусных полиоксометаллат-препаратов необходима информация также и о степени их токсичности в отношении клеточных культур и лабораторных животных. Особенностью эпидемической ситуации последних лет в России и за рубежом является одновременная циркуляция в человеческой популяции нескольких респираторных вирусов гриппа А (H3N2 и H1N1).
🔬 Группа ученых из ФИЦ ХФ им. Н.Н. Семенова РАН, НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи и ФНЦГ им. Ф. Ф. Эрисмана установили, что фосфор-молибденовые гетерополикислоты Кеггина и их соли относятся к умеренно опасным токсичным веществам и обладают избирательной противовирусной активностью, которая при низких концентрациях (меньше 15 мкМ) для штаммов гриппа А проявляется в основном в снижении гемагглютинирующей активности.
В рамках работы: 🔸 Определены показатели цитотоксичности (IC50) фосфор-молибденовых гетерополикислот Кеггина (ГПКК) и их натриевых и калиевых солей на клетках почки собаки. 🔸 Выявлена противовирусная активность этих соединений в отношении актуальных штаммов гриппа А (H3N2 и H1N1). 🔸 Подтверждена зависимость биологических свойств полиоксометаллатов от элементного состава их молекул. 🔸 Показано, что при замене части атомов молибдена атомами ванадия ГПКК и их соли приобретают более высокую цитотоксичность, монотонно возрастающую по мере увеличения количества замещений. 🔸 Впервые установлена и интерпретирована зависимость биологической активности ГПКК и их солей от массы катионов. 🔸 In vivо (на белых беспородных мышах) установлены значения полулетальных доз (DL50) этих соединений. 🔸 Для водных растворов натриевых и калиевых солей ГПКК в широком диапазоне изменений концентраций (от 0.05 до 15 мкМ) на модели подвижных клеток определены значения индекса токсичности (It).
🔥 В статье «Влияние содержания кобальта и механической активации на горение в системе Ni + Al + Co» авторы исследуют, как добавление кобальта и механическая активация (МА) влияют на параметры горения, включая температуру, скорость и морфологию продуктов реакции в системе никель-алюминий-кобальт.
Это исследование особенно важно для создания материалов с высокой коррозионной стойкостью и прочностью, которые могут выдерживать высокие температуры, что делает их перспективными для применения в аэрокосмической и металлургической промышленности.
Среди ключевых выводов работы:
😮Механическая активация как катализатор горения Механическая активация значительно увеличивает скорость и максимальную температуру горения, что позволяет смеси гореть даже при комнатной температуре при содержании кобальта до 50%. Это открытие подчеркивает эффективность МА для улучшения реакционной способности порошков.
😮Оптимизация состава для контроля скорости горения Увеличение содержания кобальта показало немонотонное влияние на скорость горения: при добавлении 10% кобальта скорость достигает максимума, но затем начинает снижаться. Это поведение объясняется взаимодействием между количеством выделяющегося тепла и влиянием кобальта на структуру смеси.
😮Образование интерметаллидов В результате реакций образуются твердые растворы на основе NiAl и Ni3Al, которые обладают высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам. Эти интерметаллиды перспективны для создания жаропрочных материалов с уникальными свойствами.
Эти результаты позволяют контролировать процессы горения и образования интерметаллидных фаз в сплавах Ni + Al + Co, открывая новые возможности для создания композитных материалов с заданными характеристиками.
🪨 В последнее время уголь, как один из главных источников энергии, подвергается исследованиям с целью уменьшения экологической нагрузки, особенно в части выбросов серосодержащих газов. Одним из эффективных методов нейтрализации таких загрязнителей является использование фильтрационного горения с добавлением кальцийсодержащих сорбентов.
🏛 Группа ученых из ФИЦ ПХФ и МХ РАН подробно исследовала процесс поглощения серы при фильтрационном горении угля, используя в качестве сорбента мрамор (CaCO3).
💡Суть исследования Целью работы было экспериментально доказать эффективность мрамора как хемосорбента при сжигании углей, содержащих серосодержащие добавки, такие как сульфид железа и сульфат меди. Результаты показали, что добавление мрамора снижает температуру горения на 150–200 °C, что способствует улучшению поглощения серы и уменьшению токсичности выбросов.
✔️Основные результаты
1️⃣Снижение температуры горения Использование мрамора вместо инертного сапфира в составе угольной шихты приводит к снижению температуры горения. Это также способствует увеличению концентрации CO2 в газовых продуктах и снижению концентрации CO и H2, что является положительным с экологической точки зрения.
2️⃣Эффективность поглощения серы При добавлении 50% мрамора в шихту, состоящую из сульфидов, удалось поглотить 72% серы. При увеличении содержания мрамора до 90% эффективность достигала 85%. В то же время добавление мрамора в смеси с сульфатами меди показало гораздо худшие результаты, с поглощением серы только на 19-24%.
3️⃣Химические реакции Мрамор эффективно поглощает серосодержащие газы, образующиеся в процессе горения, через реакции с сероводородом и диоксидом серы. Эти реакции связаны с образованием сульфидов и сульфатов кальция, которые остаются в твердых остатках, что помогает снизить загрязнение атмосферы.
4️⃣Роль температуры Температура горения играет ключевую роль в эффективности поглощения серы. При слишком высокой температуре (выше 1250 °C) происходит разложение сульфатов кальция, что ухудшает процесс нейтрализации серосодержащих газов.
