Технологии улучшения эксплуатационных характеристик динамических газожидкостных теплоэнергетических установок при управляемом лазерном индуцировании регулируемых локальных конфигураций топологических микрои наноструктур на внутренней металлической поверхности рабочих камер. Часть 2

Во второй части статьи проведено исследование и моделирование электрофизических характеристик деталей разного предназначения с определенной лазерно-индуцированной конфигурацией микро и наноструктурных особенностей на поверхности изделия. Актуальность данного рассмотрения связана с тем, что при функционировании любой энергетической установки неотъемлемой ее частью являются значения ее электрофизических характеристик. Проведенные исследования позволяют управлять ими как в подводимой платформе собственно электропитания от соответствующих генераторов для установки, так и в отводимой от нее энергии для обеспечения работы соответствующих блоков, электропитание которых осуществляется энергоустановками разного класса при их функционировании в требуемых режимах, включая и экстремальные динамические режимы эксплуатации. В исследовании речь идет конкретно о демонстрационных схемах с прототипами систем с использованием микросвитков 1D-структур диоксида титана в металлоуглеродных соединениях (углерод – золото) в условиях цепочного С–Au легирования. При этом была реализована трехэтапная схема с использованием лазерной абляции из титановой мишени с синтезом тонкой пористой пленки диоксида титана и ее осаждением на демонстрационную подложку из кварцевого стекла. Далее производился ввод линейных цепочек углерода, стабилизированных наночастицами золота по краям линейных цепочек, в матрицу пористой пленки диоксида титана струйным распылением и реализовывалось формирование массива микросвитков, получаемого с помощью механического воздействия. Проведено математическое и компьютерное моделирование топологических микро и наноструктур на поверхности металлических комплексов с управляемыми при лазерном воздействии конфигурациями. Выполненный анализ позволяет сделать вывод, на основе предложенных  процедур с процессами регулирования топологической структурой для рассмотренных поверхностных объектов при их лазерном синтезе, о перспективности данного направления, что связано с возможностью управления функциональными поверхностными характеристиками в требуемом направлении, в частности по их электрофизическим параметрам для различных изделий, в устройствах, используемых в энергетике.

1. Динамические процессы развития трещиноватости фрактального типа: модели для твердотельного материала камеры энергетической установки в процессе ее эксплуатации / Т. В. Рыжова [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 2. С. 152–172. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-2-152-172.

2. Самопроизвольное зарастание трещиноватости в рабочих камерах энергетических газожидкостных тепловых установок – диффузионные динамические процессы / Т. В. Рыжова [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 4. С. 345–362. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-4-345-362.

3. Нанотрубки диоксида титана: синтез, структура, свойства и применение / А. А. Ремпель, А. А. Валеева, А. С. Вохминцев, И. А. Вайнштейн // Успехи химии. 2021. T. 90, № 11. С. 1397–1414. https://doi.org/10.1070/RCR4991.

4. Advancements in Black Titanium Dioxide Nanomaterials for Solar Cells: a Comprehensive Review/ T. C. Selema, T. D. Malevu, M. R. Mhlongo [et al.] // Emergent Materials. 2024. Vol. 7, No 6. P. 2163–2188. http://doi.org/10.1007/s42247-024-00731-z.

5. Effect of Defects On Photocatalytic Activity of Rutile TiO2 Nanorods / Z. Zhao, X. Zhang, G. Zhang [et al.] // Nano Research. 2015. Vol. 8, No 12. P. 4061–4071. https://doi.org/10.1007/s12274-015-0917-5.

6. Barlow, Z. Surface and Defect Engineered Polar Titanium Dioxide Nanotubes as an Effective Polysulfide Host for High-Performance Li–S Batteries / Z. Barlow, Z. Wei, R. Wang // Materials Chemistry and Physics. 2023. Vol. 309. P. 128316. http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128316.

7. One-Step Hydrothermal Synthesis of Anatase TiO2 Nanotubes for Efficient Photocatalytic CO2 Reduction / K. Alkanad, A. Hezam, N. Al-Zaqri [et al.] // ACS Omega. 2022. Vol. 7, No 43. P. 38686–38699. http://doi.org/10.1021/acsomega.2c04211.

8. Handbook of Sol-Gel Science and Technology / eds: L. Klein, M. Aparicio, A. Jitianu. 2nd ed. Cham, Switzerland: Springer, 2018. 3828 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-32101-1.

9. A Review on TiO2-based Nanotubes Synthesized Via Hydrothermal Method: Formation Mechanism, Structure Modification, and Photocatalytic Applications / N. Liu, X. Chen, J. Zhang, J. W. Schwank // Catalysis Today. 2014. Vol. 225. P. 34–51. http://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.10.090.

10. Titanium-Based Metasurfaces for Optoelectronics / S. Kavokina, V. Samyshkin, J. Cao [et al.] // Nanomaterials. 2023. Vol. 14, No 1. Art. 56. https://doi.org/10.3390/nano14010056.

11. Electric Field Assisted Alignment of Monoatomic Carbon Chains/ S. Kutrovskaya, I. Chestnov, A. Osipov [et al.] // Scientific Reports. 2020. Vol. 10, No 1. Art. 9709. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65356-8.

12. Агафонова, Н. А. Математические основы феноменологического метода построения аналитических моделей теплоэнергетических объектов управления / Н. А. Агафонова // Вестник ИГЭУ. 2007. № 4. C. 69–71.

13. Левина, А. П. Обзор метода имитационного моделирования / А. П. Левина // Современная техника и технологии. 2017. № 5 URL: https://technology.snauka.ru/2017/05/13530. (дата обращения: 28.04.2025).

14. Savin, A. V. Using Spiral Chain Models for Study of Nanoscroll Structures / A. V. Savin, R. A. Sakovich, M. A. Mazo // Physical Review B. 2018. Vol. 97, No 16. P. 165436. http://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.165436.

15. Евсеев, А. А. Клеточно-автоматное моделирование диффузионных процессов на триангуляционных сетках / А. А. Евсеев, О. И. Нечаева // Прикладная дискретная математика. 2009. № 4. С. 72–83.

16. Development of Kovacs Model for Electrical Conductivity of Carbon Nanofiber–Polymer Systems / S. K. Arjmandi, J. Khademzadeh Yeganeh, Y. Zare, K. Y. Rhee // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. Art 7. https://doi.org/10.1038/s41598-022-26139-5.

17. Cornean, H. D. A Rigorous Proof of the Landauer-Büttiker Formula / H. D. Cornean, A. Jensen, V. Moldoveanu // J. Math. Phys. 2005. Vol. 46, No 4. P. 042106. http://doi.org/10.1063/1.1862324.

18. Modeling and Characterization of the Electrical Conductivity on Metal Nanoparticles/Carbon Nanotube/Polymer Composites / Y. Wang, S. Lu, W. He [et al.] // Scientific Reports. 2022. Vol. 12, No 1. Art. 10448. https://doi.org/10.1038/s41598-022-14596-x.

19. Batsanov, S. S. Calculation of van der Waals Radius of Atoms From Bond Distances / S. S. Batsanov // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 1999. Vol. 468, No 1–2. P. 151–159. https://doi.org/10.1016/S0166-1280(99)00077-9.