Темы предлагаемых дипломных работ.

1. Изучение механизма и кинетики реакций в процессах образования нанопленок TiO2 в пламенах.

2. Исследование химии горения топлив, получаемых из органического сырья.

3. Изучение механизма ингибирования пламен аэрозолями водных растворов химически активных ингибиторов горения.

4. Исследование процесса термического разложения и горения полимеров с добавлением фосфор- и бромсодержащих антипиренов.

5. Изучение и разработка механизмов химических реакций в пламенах водорода, синтез-газа, углеводородов и при синтезе нанопленок в процессах химического и плазмохимического осаждения.

6. Исследование горения частиц титана в воздухе

7. Изучение явления оптической свободной индукции, индуцированной терагерцовым излучением лазера на свободных электронах.

8. Изучение газофазных реакций замещения атомов хлора атомами фтора методом время-разрешенного лазерного магнитного резонанса.

 

1. Изучение механизма и кинетики реакций в процессах образования нанопленок TiO2 в пламенах.

Контакты: Шмаков Андрей Геннадьевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Палецкий Александр Анатольевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Коробейничев Олег Павлович, тел.: 33-32-852, e-mail.

В данной работе предполагается изучить механизм газофазных химических реакций, протекающих в процессах осаждения нанопленок TiO2 в пламенах. Этот материал может быть использован для производства полупроводниковых солнечных элементов, микроэлектроники и т.п. Для исследования механизма и кинетики реакций будет применен уникальный метод зондовой молекулярно-пучковой масс-спектрометрии, который позволяет идентифицировать и измерить концентрации не только стабильных соединений, но также атомов, радикалов и других лабильных веществ в зоне реакции. Идентификация и измерение концентраций титансодержащих соединений в зоне реакций позволит установить детальный химический механизм превращения исходных веществ, что в дальнейшем позволит оптимизировать технологические процессы получения нанопленок TiO2. Проведение этой работы предполагается в сотрудничестве с институтами СО РАН (ИНХ, ИФП), и зарубежным партнером (Тайвань).

                  
Пламя Н2/O2/Ar + Ti(OC3H7)4.                      Синтезированные в пламени наночастицы TiO2.

Назад, к списку тем дипломных работ

2. Исследование химии горения топлив, получаемых из органического сырья.

Контакты: Шмаков Андрей Геннадьевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Палецкий Александр Анатольевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Коробейничев Олег Павлович, тел.: 33-32-852, e-mail.

В настоящее время актуальной является проблема практического использования различных видов биотоплив (спиртов, метиловых и этиловых эфиров жирных кислот («биодизель») и др.) для транспорта. Для инженерной разработки двигателей внутреннего сгорания, использующих данные виды топлива, необходима детальная информация о механизме и кинетике элементарных химии реакций, протекающих в пламенах при различном соотношении горючее/воздух, давлении и температуре. Эта информация позволяет снизить выбросы NOx, сажи и увеличить эффективность создаваемых двигателей. В данной работе для исследования механизма и кинетики реакций будет применен уникальный метод зондовой молекулярно-пучковой масс-спектрометрии, который позволяет идентифицировать и измерить концентрации не только стабильных соединений, но также атомов, радикалов и других лабильных веществ в зоне реакции (в пламени). Для разработки и тестирования кинетических механизмов реакций биотоплив в пламенах на уровне элементарных химических стадий будут применяться программы PREMIX, CHEMKIN и др. для численного моделирования экспериментально измеряемых параметров горения - скорости горения, распределения концентраций соединений в зоне пламени, задержки самовоспламенения. Проведение этой работы предполагается в сотрудничестве с зарубежными партнерами (Ливерморская национальная лаборатория им. Лоренца (США), Лаборатория Сандиа (США), Университет Бильфельда (Германия)).

Измерение профилей концентрации соединений в пламени методом зондовой молекулярно-пучковой масс-сектрометрии.

Назад, к списку тем дипломных работ

3. Изучение механизма ингибирования пламен аэрозолями водных растворов химически активных ингибиторов горения.

Контакты: Шмаков Андрей Геннадьевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Палецкий Александр Анатольевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Коробейничев Олег Павлович, тел.: 33-32-852, e-mail.

В работе предполагается изучить структуру и скорость пламен углеводородных топлив с добавкой аэрозолей водных растворов химически активных ингибиторов горения (желтой и красной кровянной соли) различной дисперсности. Эти соединения зарекомендовали себя как эффективные пламягасители при гашении очагов пожара [Патент РФ 2396095 «СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА», Коробейничев О.П., Шмаков А.Г., Чернов А.А., Куценогий К.П., Макаров В.И., Копылов С.Н., Баратов А.Н., Опубликовано: 10.08.2010, Бюл. № 22]. Практическое применение работы: оптимизация аэрозольной технологии тушения пожаров.

Назад, к списку тем дипломных работ

4. Исследование процесса термического разложения и горения полимеров с добавлением фосфор- и бромсодержащих антипиренов.

Контакты: Шмаков Андрей Геннадьевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Палецкий Александр Анатольевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Коробейничев Олег Павлович, тел.: 33-32-852, e-mail

В данной работе предполагается изучить влияние фосфор- и бромсодержащих антипиренов на процесс термического разложения и горения полимеров методами масс-спектрометрии, микротермопар и визуализации процесса. При выполнении работы необходимо определить стандартные характеристики горючести полимеров (например, кислородный индекс полимера), а также фундаментальные характеристики, такие как, кинетические параметры газификации полимеров, времена и температуры воспламенения чистых полимеров и с добавками антипиренов, структуру пламени. Полученные данные необходимы для построения модели воспламенения полимеров и их горения в условиях, близких к реальным. Актуальность данного исследования определяется широким применением полимеров в жизнедеятельности человека и опасностью возникновения чрезвычайных ситуаций при их горении.

Назад, к списку тем дипломных работ

5. Изучение и разработка механизмов химических реакций в пламенах водорода, синтез-газа, углеводородов и при синтезе нанопленок в процессах химического и плазмохимического осаждения

Контакты: Шмаков Андрей Геннадьевич, тел.: 33-33-346, Палецкий Александр Анатольевич, тел.: 33-33-346, e-mail; Коробейничев Олег Павлович, тел.: 33-32-852, e-mail.

В данной работе предполагается методами компьютерного моделирования (с помощью программ PREMIX, CHEMKIN и др.) на основе полученных в лаборатории экспериментальных данных по структур пламен и др., разработать и протестировать кинетические механизмы реакций на уровне элементарных химических стадий в пламенах, низкотемпературной плазме и в струевом проточном реакторе.

Назад, к списку тем дипломных работ

6. Исследование горения частиц титана в воздухе

Контакты: лаборатория горения конденсированных систем, с.н.с, к.ф.-м.н. Глотов Олег Григорьевич,тел.:330-48-47, e-mail..

Задачи работы.
Определение количественных характеристик горения частиц титана:
(1) Временные параметры горения (время начала фрагментации, время окончания фрагментации, время горения).
(2) Параметры движения и коэффициент аэродинамического сопротивления горящих частиц.
(3) Размер и морфологию частиц-остатков горения.

Выполнение работы.
(0) (Дома) Предварительное ознакомление с основами работы с использованием доступных Интернет-источников: http://conf.nsc.ru/files/conferences/niknik-90/fulltext/37173/46861/Glotov_Ti_6pages.pdf – статья в Трудах Международной конференции "Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика", посвященной 90-летию со дня рождения академика Н. Н. Яненко (Новосибирск 2011 г.). http://www.kinetics.nsc.ru/kcp/7ISFS/CD/Presentations/OP-08.ppt – доклад-презентация на 7 Международной конференции по структуре пламён (Новосибирск, 2011).

(1) Приготовление образцов, генерирующих горящие монодисперсные частицы титана.

(2) Проведение огневых экспериментов с регистрацией процесса горения с использованием цифрового фотоаппарата Casio EX-F1 в режиме видеозаписи со скоростью до 1200 кадров в секунду и отбором остатков горения в ловушку с инертным газом.

(3) Гранулометрический анализ частиц-остатков под микроскопом с использованием окулярной камеры и соответствующего программного обеспечения.

(4) Количественная обработка кадров видеозаписей с использованием специализированного программного обеспечения.

(5) Обобщение результатов и подготовка текста и презентаций.

Назад, к списку тем дипломных работ

7. Изучение явления оптической свободной индукции, индуцированной терагерцовым излучением лазера на свободных электронах.

Контакты: лаборатория лазерной фотохимии, д.х.н. Чесноков Евгений Николаевич,тел.:333-29-44, e-mail.

Оптическая свободная индукция представляет собой когерентный отклик среды на возбуждение коротким импульсом лазерного излучения. Это явление проявляется как слабое излучение среды, существующее в течение короткого времени после прохождения лазерного импульса. После того, как в ИЯФе был создан лазер на свободных электронах, а также сверхбыстрые приемники терагерцового излучения, появилась возможность наблюдать это явление в реальном масштабе времени, просто на экране осциллографа.

Изучение оптической свободной индукции представляет интерес с двух точек зрения. Во-первых, поскольку мы изучаем это явление в совершенно новых условиях, удается наблюдать и новые экспериментальные эффекты. Необходимо исследование этих эффектов, а также установление их связи с другими явлениями. Во-вторых, сигнал оптической свободной индукции содержит информацию о спектре среды, генерировавшей этот сигнал, и на основе регистрации такого сигнала может быть создан метод спектроскопии. Поскольку регистрация сигнала оптической свободной индукции занимает очень короткое время (от долей наносекунды до десятков наносекунд) это будет сверхбыстрый спектроскопический метод, пригодный для изучения быстропротекающих процессов.

Конкретный вид деятельности, который мы можем предложить студенту, зависит от его интересов. Это может разработка вычислительных методов для решения задачи обработки полученных сигналов. Здесь возникает проблема, связанная с решением обратной задачи восстановления спектра из экспериментального сигнала. Это может быть подготовка к эксперименту (синхронизация лазеров, юстировка оптической схемы) и проведение эксперимента. Довольно часто возникают задачи написания управляющей программы для экспериментального оборудования (языки LabView, C++).

Назад, к списку тем дипломных работ


8. Изучение газофазных реакций замещения атомов хлора атомами фтора методом время-разрешенного лазерного магнитного резонанса.

Контакты: лаборатория лазерной фотохимии, д.ф.-м.н. Чичинин Алексей Иннокентьевич, тел.: 333-12-22, e-mail.

Основная работа выполняется на самодельной установке время-разрешенного лазерного магнитного резонанса (ЛМР), которая является уникальной и позволяет получать уникальные результаты. В ближайшее время начнутся работы в нескольких направлениях: первое и главное, это изучение реакций замещения типа F+HCl -> Cl +HF, которые, как ни странно, в настоящее время почти не изучены.

Эта работа, если повезет, может привести к выяснению роли возбужденных атомов фтора F(2P1/2) в подобных реакциях, о чем в настоящее время неизвестно ничего. Другое направление --- спектроскопическое, предполагается работа по изучению спектров ЛМР радикалов NF2 и GeH3. Это нужно, в частности, для дальнейшего изучения реакций в смеси GeH4-SiH4, изучение которых полезно для развития полупроводниковых технологий. Часть работы выполняется за границей, на установке время-пролетной масс-спектрометрии с трехмерной регистрацией ионов (Институт физической и теоретической химии в Университете Брауншвайга, Германия).

Конкретная работа в любом случае будет связана с основной целью --- изучением конкретных реакций на установке время-разрешенного ЛМР. Но в рамках этой цели есть множество работ, выбор которых зависит от интересов студента. Работ очень много, это и приготовление веществ, и написание программ, и настройка электроники, и даже квантовохимические расчеты, а также проведение и обработка экспериментов.

Назад, к списку тем дипломных работ