№ 9 (2023)

Проведено исследование биораспределения наночастиц рентгеновских люминофоров Gd_0.5La_0.5F₃: :Eu(15%) в организме и тканях внутренних органов лабораторных мышей линии balb/c. Наночастицы Gd_0.5La_0.5F₃:Eu(15%) были получены методом гидротермального синтеза при температуре 250°С в течение 24 ч. Методами рентгеновской порошковой дифракции, электронной просвечивающей микроскопии и динамического рассеяния света показано, что в полученном образце формируется гексагональная фаза, а усредненный размер наночастиц варьируется в диапазоне 30–40 нм. В рамках экспериментов in vivo показано, что при внутривенном введении водного раствора наночастиц образец аккумулируется преимущественно в печени и селезенке, максимум концентрации достигается в течение первых суток. По результатам посмертного анализа тканей методом микро-КТ показано, что наночастицы формируют конгломераты, их распределение по объему органа однородно. Рентгеновский флуоресцентный анализ фрагментов тканей печени и селезенки позволяет провести элементный анализ и картирование. Карты распределения тяжелых элементов в составе наночастиц (Gd, La, Eu) аналогичны картам распределения Fe, что указывает на равномерность распределения наночастиц Gd_0.5La_0.5F₃:Eu(15%) в пульпе внутренних тканей печени и селезенки.

В работе исследована коррозионная стойкость аморфных сплавов на основе циркония в жидкости, имитирующей биологическую, а также в водных растворах соляной кислоты (с содержанием НСl 0.1; 0.2; 0.4 моль/л). При изучении действия моделируемой биологической жидкости, образцы подвергали воздействию среды двумя способами. В первом – образец полностью погружали в коррозионную жидкость. Во втором – образец подвергали локальному воздействию капли биологической жидкости, нанесенной на поверхность. Установлено, что длительное воздействие среды, приводит к растворению поверхностного слоя образца, локальное воздействие капель практически не влияет на поверхность. Предварительная имплантация ионов аргона и азота, приводит к снижению действия моделируемой биологической жидкости на образцы. Получены поляризационные кривые для всех исследованных сплавов. На кривых, полученных при измерениях на сплавах в моделируемой биологической жидкости, катодная и анодная ветви имеют стандартный вид. Установлено, что поляризационные кривые для сплавов на основе циркония в водной среде с содержанием НСl 0.1; 0.2; 0.4) зависят от элементного состава сплавов. В образце без меди потенциал коррозии при различных концентрациях НСl меняется незначительно. У образца с содержанием меди 15% потенциал коррозии с ростом концентрации соляной кислоты смещается в катодную область. Поляризационные кривые образца с большим содержанием меди (45%) качественно отличны от кривых остальных образцов. Отмечено, что, как и в образце с 15% меди, с ростом концентрации соляной кислоты потенциал коррозии смещается в отрицательную область. Установлено, что коррозионная стойкость аморфных сплавов на основе циркония в изученных растворах увеличивается в сравнении с кристаллическим, что обусловлено аморфным строением материала электрода, из-за которого осложняется переход металла в ионное состояние.

Чувствительность механических свойств материалов к нарушениям трансляционной инвариантности кристаллической решетки создает возможность манипулировать этими свойствами в желаемом направлении посредством легирования или создания твердых растворов. В работе теоретически изучены механизмы такого манипулирования применительно к материалам, в которых подвижность дислокаций контролируется в основном потенциальным рельефом кристаллической решетки – так называемым рельефом Пайерлса. Вследствие концентрации легирующих атомов в дислокационных ядрах, играющих роль ловушек для этих атомов, динамические свойства дислокаций изменяются, что приводит и к модификации макроскопических механических свойств материала. Теория влияния легирования на кинковый механизм преодоления барьеров Пайерлса построена с учетом неупорядоченности содержания атомов раствора в дислокационных ядрах. При этом непосредственное описание кинетики характерных для кинков элементарных процессов заменено статистическим описанием. Рассмотрено разнонаправленное воздействие флуктуаций распределения атомов раствора, повышающих частоту образования пар кинков, но тормозящих распространение кинков вдоль дислокационных линий. Торможение кинков может приводить к аномальному характеру их подвижности, называемому квазилокализацией. Найдены условия преобладания ускоряющего или тормозящего фактора, соответствующих в макроскопическом плане упрочнению или разупрочнению материала.

Слоистые композиционные материалы Ti/Ta/Hf/керамика получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из предварительно структурированных образцов с использованием металлических фольг (Ti, Hf, Ta, Ni) и реакционных лент (Ti + 0.65C), (Ti + 1.7B) и (5Ti + 3Si). Реакционные ленты для синтеза изготавливали прокаткой из порошковых смесей. Морфология, элементный и фазовый составы синтезированных многослойных композиционных материалов были изучены методами растровой электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Отдельное внимание уделено формированию промежуточных слоев и модификации поверхности металлических фольг. Прочностные характеристики синтезированных материалов определяли по схеме трехточечного нагружения при температурах 25 и 1100°С. Анализ полученных материалов показал, что соединение в режиме горения металлических фольг и реакционных лент, обеспечивается за счет реакционной диффузии, взаимной пропитки и химических реакций, протекающих в реакционных лентах и на поверхности металлических фольг. Формирование тонких промежуточных слоев в виде металлокерамики и эвтектических растворов обеспечивает синтезированным многослойным материалам хорошие прочностные свойства (275 МПа при 25°С, 72 МПа при 1100°С). Данные результаты представляют интерес для разработки конструкционных материалов, работающих в экстремальных условиях.

Предложен метод определения степени коллимации когерентного рентгеновского пучка при помощи планарного многолинзового интерферометра. Метод основан на анализе изображений Тальбота, представляющих собой периодические картины интерференционных полос, формируемых интерферометром на соответствующих расстояниях. Высокая чувствительность положения и периода интерференционных полос к форме волнового фронта рентгеновского пучка позволяет определить степень его коллимации, а также оценить когерентные свойства излучения. Эффективность предложенного подхода продемонстрирована экспериментально на исследовательской станции ID15B источника синхротронного излучения ESRF. Выполнено теоретическое исследование, представлены соответствующие результаты компьютерного моделирования. Полученные экспериментальные данные полностью соответствуют теоретическим оценкам.

Работа посвящена теоретическому исследованию явления сверхпластичности металлических материалов. Выполнены численные расчеты на основе конечно-элементной двухуровневой модели упругопластической среды. Были определены пластические свойства элемента деформационной среды, при которых деформация одноосным растяжением осуществляется в режиме сверхпластичности. Показано, что в зависимости от формы кривой напряжение–деформация элемента среды (σ–ε) на макромасштабном уровне происходит локализация пластического течения различного вида. Немонотонная зависимость σ–ε элемента деформационной среды с одним максимумом является условием возникновения стабильной шейки разрушения. В случае, когда зависимость σ–ε, характеризующая упрочнение элементарных объемов, имела два максимума, появлялась распространяющаяся (“бегающая”) шейка деформации, затем возникала вторая (встречная) шейка, дальнейшее растяжение приводило к еще одной локализации деформации образца, в которой происходило разрушение материала. Более сложная форма кривой σ–ε, имеющая осциллирующий характер, приводила к формированию множественных бегающих шеек. Распространяясь вдоль образца, движение шеек приводит, в конечном счете, к однородной картине деформации и позволяет достичь значений деформации, наблюдаемых при сверхпластичности.

Рассмотрены некоторые факторы, влияющие на качество изображений, получаемых методом магнитно-силовой микроскопии. Основное внимание уделено ухудшению качества сканов, вызванному загрязнением зонда. Показано, что загрязнение может происходить как в процессе сканирования, так и при хранении зонда. Эти два разных источника загрязнения по-разному проявляются на изображениях, и для их устранения необходимо использовать различные методы. Одним из вероятных источников загрязнения зондов является гель, используемый в коробках для хранения и транспортировки зондов. Магнитное покрытие кантилеверов может являться катализатором химической реакции, приводящей к образованию жидких углеводородов. Жидкие загрязнители выступают в роли функционализаторов зонда. При отведении зонда от поверхности между ними может сохраняться механическая связь за счет молекулярных цепочек, адсорбированных на зонде. В зависимости от степени загрязнения наличие такой связи может приводить либо к появлению полос на изображении магнитной структуры, либо к полному исчезновению магнитного контраста. В настоящей работе выявлено, что модификация стандартной процедуры магнитных измерений – введение дополнительного отскока в двухпроходную методику, позволяет полностью устранить паразитное влияние данного эффекта.

Представлены результаты исследования влияния нейтронного излучения на спектральные характеристики светодиодов In_xGa_{1 – x}N. Определен механизм, ответственный за изменение спектра излучения светодиодов при воздействии нейтронов. Показана связь между радиационной чувствительностью спектральных характеристик активных областей образцов и составом твердого раствора In_xGa_{1 – x}N. Проведен аналитический расчет для оценки возможного максимального смещения спектра свечения светодиодов In_xGa_{1 – x}N после нейтронного воздействия.