Все статьи - Материаловедение

Актуальность и востребованность темы диссертации. На мировом рынке хлопковое волокно является одним из основных продуктов текстильной промышленности. В странах мира из года в год увеличивается импорт хлопкового волокна. Согласно данных международного консультативного комитета (ICAC) за 2015-2016 годы ведущими странами по импорту хлопка являются такие страны, как Бангладеш, Вьетнам, Китай, Индонезия и Пакистан1. Повышение требований к качеству волокна на мировом рынке привело к повышению конкурентоспособности и улучшению качества выпускаемой продукции. Эти требования ставят перед хлопкоочистительной промышленностью задачу модернизации производства, а также переоснащение отрасли новой техникой и технологией. Особенно уделяется большое внимание совершенствованию хлопкоочистительных машин, имеющих высокую эффективность и созданию ресурсосберегающих технологий в мировой хлопкоочистительной отрасли.
В мировой практике важное место занимают исследования по совершенствованию техники и технологии разрыхления, очистки и равномерной подачи хлопка-сырца по основным технологическим оборудованиям. Для выполнения вышеуказанной задачи разработка более эффективных технологий и устройств рыхления, очистки и равномерной подачи хлопка, создание ресурсосберегающих питающих валиков, колковых барабанов питателей, оптимизации параметров и режимов их работы являются актуальными.
В Республике Узбекистан проведены мероприятия по повышению потребительских качеств продукции, созданию в процессах первичной переработки хлопка-сырца и системы управления высокоэффективного производства. В этом направлении, в частности, достигнуты ряд существенных результатов, получена продукция заданного качества по начальным качественным показателям хлопка-сырца, усовершенствована технология рыхления и подачи хлопка по технологическим машинам поточной линии переработки хлопка-сырца. В стратегии Действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 годы предусматривается «...повышение конкурентоспособности национальной экономики, ....сокращение в экономике энергетических и материальных расходов, широкое внедрение в производство энергосберегающих технологий...»2. При выполнении данного требования важным является создание технологий непрерывной подачи, эффективной очистки хлопка-сырца и внедрение их в производство.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Указом Президента Республики Узбекистан № УП 4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан», Постановлением Президента Республики Узбекистан №ПП-2692 от 22 декабря 2016 года «О дополнительных мерах по ускоренному обновлению физически изношенного и морально устаревшего оборудования, сокращению производственных затрат предприятий отраслей промышленности», Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан №5 от 8 января 2014 года «О дополнительных мерах по сокращению себестоимости продукции в промышленности», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования. Совершенствование конструкций рабочих органов и создание методов расчета параметров и режимов движения питателей хлопка-сырца для машин первичной обработки хлопка.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны усовершенствованные конструкции колковых барабанов питателя хлопка;
разработана новая конструкция питателя хлопка с прерывистыми лопастями;
получено аналитическое выражение для определения коэффициента неравномерности питания хлопком;
определены зависимости изменения дисперсии угловой скорости колкового барабана питателя на основе изучения влияния случайного сопротивления от хлопка на угловую скорость колкового барабана питателя хлопка;
получена формула для расчета коэффициента трения хлопка по волнистой поверхности лопастей валиков питателя аналитическим методом, усовершенствован метод расчета критической скорости колкового барабана.
Выводы
На основе проведенных исследований по диссертации на тему: «Совершенствование конструкций рабочих органов питателей хлопка и методы расчета основных параметров» можно сделать следующие выводы:
1. На основе анализа особенностей конструкций рабочих органов питателей хлопка рекомендована усовершенствованная схема конструкции питателя хлопка с прерывистыми и наклонными лопастями питающих валиков, это позволило рекомендовать новые конструкции барабанов с многогранными колками питателей хлопка.
2. Получена формула для определения коэффициента неравномерности питания хлопком питателя с прерывистыми лопастями. Это позволило получить сравнительные графические зависимости питания хлопком питающего валика.
3. Изучено влияние случайного сопротивления от хлопка на угловую скорость колкового барабана питателя хлопка, получены зависимости изменения дисперсии угловой скорости колкового барабана питателя в функции момента инерции системы.
4. На основе решения задачи динамики машинного агрегата с приводом питателя хлопка получены зависимости: неравномерного вращения рабочего органа от величины технологического сопротивления хлопка, жесткости и диссипации упругой передачи, момента инерции колкового барабана и питающих валиков, движущего момента двигателя от изменения технологического сопротивления хлопка и момента инерции рабочих органов.
5. Получены законы изменения угловой скорости, углового ускорения и крутящего момента на валу барабана с многогранными колками рекомендуемого питателя хлопка с помощью тензодатчиков, акселеметрических и магнитоэлектрических датчиков. На основе гармонического анализа кривой нагруженности вала колкового барабана питателя хлопка выявлено, что основной гармоникой колебаний крутящего момента является частота вращения барабана.
6. Результаты полнофакторных экспериментальных исследований позволяют рекомендовать следующие значения параметров; производительность - 6,0 т/ч; соотношение скорости питающих валиков - 1,28; зазор между питающими валиками - 80,0 мм, при которых очистительный эффект хлопка с использованием рекомендуемого питателя составляет выше 83 %.
7. Результаты сравнительных производственных испытаний модернизированного питателя позволили увеличить эффект очистки хлопка на 8-10% за счет достаточного разрыхления хлопка и равномерности подачи.
8. По результатам использования рекомендуемой конструкции питателя хлопка с волнистыми поверхностями лопастей питающих валиков, многогранных колков барабана и привода получен годовой экономический эффект для одного агрегата, который составляет по одному хлопкозаводу 78616,91 тысяч сумов.

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время, в мире в активно развивающемся направлении полупроводниковой физики пристальное внимание уделяется получению материалов на основе кремния с примесными атомами, демонстрирующими абсолютно новые свойства, отличающиеся от свойств базового материала. В этом аспекте важными задачами являются открытие перспективных функциональных возможностей кремния с новыми ячейками в матрице материала, а также применение этого материала в микроэлектронике, материаловедении и других областях.
В мире на сегодняшний день уделяется большое внимание изучению свойств кремния с папоразмерными соединениями. При этом одной из важных задач является проведение целевых научных исследований в следующих направлениях: исследование энергетического и колебательного спектров, оптимизированной геометрии кремния с новыми элементарными ячейками, теоретическое и экспериментальное исследование свойств кремния с примесными атомами элементов II и VI групп, сравнительный анализ параметров численного расчета с результатами экспериментальных исследований. а также прогнозирование па этой основе свойств новых материалов.
В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, особое внимание уделяется вопросам стимулирования научно-исследовательской и инновационной деятельности, создания эффективных механизмов прикладного применения достижений научноинновационной деятельности. В частности, основное внимание уделяется вопросам развития технологии синтеза новых полупроводниковых материалов, состоящих из элементарных ячеек «кремний - примесный атом». Особо следует отмстить, что данная деятельность осуществляется в рамках объявленного Года поддержки активного предпринимательства, инновационных идей и технологий, нацеленного на получение научных результатов, отвечающих современным требованиям научного развития. В этом плане особое внимание уделяется вопросам исследования оптических, фотоэлектрических и электрических свойств кластерных структур с участием примесных атомов на основе полупроводникового кремния. Вместе с тем, актуальной задачей является численный расчет параметров кремния с кластерными структурами и сравнительный анализ результатов численного расчета с экспериментальными результатами, что позволило бы прогнозировать новые свойства материала и на этой основе обеспечить широкое прикладное применение полупроводникового кремния.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индустрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года, № УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» от 7 февраля 2017 года и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совер-шенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и фи-нансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является численный расчет параметров клас-стерной структуры с ячейками SiiMniS (кремний два-марганец два-сера) и исследование фотоэлектрических свойств монокристаллического кремния, легированного Мп и S.
Научная новизна:
получены образцы монокристаллического кремния с практическим отсутствием эрозии поверхности образцов после высокотемпературного легирования серой;
определены уровни ионизации, область ИК-гашсния в образце Si с S, а также отрицательная фотопроводимость при прямом включении, обусловленная инжекцией носителей заряда;
обнаружен эффект изменения знака носителей заряда при освещении образца кремния, легированного Мп и S при температуре Т=123К и Т=198К, обусловленный перезарядкой глубоких уровней, связанных с этими примесями;
выявлена существенная доля инфракрасной (ИК)-составляющсй в значениях напряжения холостого хода и тока короткого замыкания в образцах монокристаллического кремния, легированного Мп и S;
рассчитаны полная энергия, ИК-колебательные и электронные спектры, положения электронов структуры с ячейками Si2Mn2S методом численного расчета;
обнаружено достаточно хорошее совпадение значения мод колебаний, размера щели кластерной структуры с ячейками Si2Mn2S с экспериментальными данными исследования колебательных спектров и фотопроводимости образца, легированного Мп и S.
Заключение
На основе проведенных исследований численного расчета параметров кластерной структуры с ячейками Si2Mn2S (кремний два-марганец два-ссра) и исследования фотоэлектрических свойств монокристаллического кремния, легированного Мп и S сделаны следующие выводы:
1. Получены образцы монокристаллического кремния с практическим отсутствием эрозии поверхности образцов после высокотемпературного легирования серой.
2. Определены с помощью исследования фотопроводимости при Т=77К в образце Si<Mn,S> уровни с энергиями ионизации Et= 0,226эВ и Е,= 0,86эВ.
3. Определены уровни ионизации со значениями Еу =0,25эВ, Е2=0,45эВ, Е^=0,55эВ и Е^= О,85эВ и область ИК-гашсния в интервале £7=О,25эВ^О,52эВ при исследовании фотопроводимости образца Si<S>.
4. Установлено, что в интервале Е =0,25 ч- 0,55эВ в образце Si<S> имеет место отрицательная фотопроводимость в темноте при прямом включении структуры, объясняемая инжекцией носителей заряда.
5. Обнаружен эффект изменения знака носителей заряда при освещении образца КДБ-1, легированного Мп и S при Т=123К и Т=198К, обусловленный перезарядкой глубоких уровней, связанных с серой и марганцем.
6. Выявлена существенная доля ИК-составляющсй в значениях U*» и iK, в образцах монокристаллического кремния с S, Мп и S, что дает основания полагать возможность использования кремния с примесями Мп и S в качестве фотоэлемента.
7. Определена при численном расчете наиболее интенсивная мода 1056.40 см’1 в ИК - колебательном спектре поглощения решетки Si с ячейками Si2Mn2S, совпадающая с хорошей степенью с наиболее интенсивной модой 1011,50 см’1, полученной при исследовании колебательного спектра образца Si<Mn,S> с помощью FT IR Nicolet iS50.
8. Выявлен размер щели Eg = 0,22эВ при численном расчете положения электронов кластера с ячейками Si2Mn2S, подтвержденный появлением уровня Е/»0,226эВ при исследовании фотопроводимости образца Si<Mn,S>, который связан с возбужденным переходом электрона из примесного уровня в зону проводимости.

Целью исследования является определение свойств и механизма коррозии тиогликольурилов и кукурбит[п]урилов в сильно кислотных, щелочных и нейтральных средах.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
установлено уменьшение значений энтропии всредствие образования комплекса с ионами железа и адсорбции на поверхности металла при введение ингибиторов в коррозионную среду;
впервые определен процесс квази-замещения ингибитора молекулами воды на поверхности металла и уменьшение диэлектрической константы среды;
доказано, что в вследствии повышения устойчивости образованного на поверхности металла тонкого слоя ингибитора увеличивается сопротивление среды на трансфер заряда и плошадь полукруга Найквиста;
впервые показано, что устойчивые комплексы ионов железа с молекулами ингибитора не образуют свободные места для ионов Н+ и не растворяются в сильно кислотных и щелочных средах.

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире в интенсивном развитии физики полупроводников играют важную роль полупроводники кубической симметрии. Создание фотопреобразователей, фотодатчиков на основе таких полупроводников, работающих на базе фотогальванического эффекта, интенсивно развивается. Ряд физических свойств полупроводников кубической симметрии зависит от механизмов рассеяния носителей заряда в его объеме, исследование баллистического и поверхностного фотогальванического эффекта и двумерных электронных состояний является одной из важнейших задач в этой области.
В нашей стране получены заметные результаты в приоритетных направлениях науки, в том числе, по «Развитию использования источников возобновляемой энергии», в исследованиях фотонно-кинетических явлений в полупроводниковых наноструктурах. В стратегии действий дальнейшего развития Республики Узбекистан уделено особое внимание развитию научных исследований и инновационной деятельности, задачам создания эффективных механизмов внедрения в практику научных и инновационных достижений, в том числе исследований физических процессов в трех и двумерных электронных системах.
На сегоднешний день в мире большое внимание обращается на физические процессы в полупроводниковых наноструктурах, в том числе важнейшими задачами являются реализации целевых научных исследований по: определению баллистического и поверхностного фотогальванического эффекта в полупроводниках кубической симметрии, а также двумерных электронных состояний; сопоставлению фотонно-кинетических свойств квантовых ям, эффектов размерного квантования, механизмов рассеяния носителей заряда, энергетических спектров квазичастиц в поляризационных фотогальваничеких эффектах; определению взаимодейтвия поляризованного излучения с носителями заряда полупроводников со сложной валентной зоной и их наноструктур, а также электронных, оптических и фотогальванических свойств.
Настоящее диссертационное научное исследование в определенной степени служит ответственному выполнению задачи, предусмотренной в ряде указов и постановлений Президента страны, в том числе в Указе Президента № УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по развитию Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» от 7 февраля 2017 года, и в Постановлениях Президента № ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индустрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг. « от 15 декабря 2010 года и № ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершентсвованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере и изложенных в соответствующих законодательных актах.
Таким образом, исследование электронных состояний и создание количественной теории оптических и фотогальванических эффектов, обусловленных ассимметрией акта поглощения фотонов, процессов релаксации импульса фотовозбужденных носителей заряда, как в полупроводниках, так и в полупроводниковых размерно-квантованных структурах является актуальным и имеет научную практическую перспективу.
Целью исследования являются теоретические выявления механизмов поверхностного и линейного фотогальванического эффекта в полупроводниках кубической симметрии, а также двумерных электронных состояний.
Научная новизна исследования:
определена осцилляция коэффициента прохождения, когда различны эффективные массы электронов в соседних слоях ассимметричной слоистой структуры на основе условия Бастарда;
определено математическое выражение температурной зависимости тока линейного фотогальванического эффекта в p-GaAs, наблюдаемого при межподзонных однофотонных переходах, обусловленного ассимметрией электрон-фононного и электрон-фотонного взаимодействий;
ассимметричное рассеяние электронов на фотонах и на фононах в полупроводниках со сложной валентной зоной рассчитано методом диаграммной техники Келдыша, показано, что спектральная зависимость баллистического фототока определяется спектральной зависимостью коэффициента поглощения;
показано, что возникновение баллистического фототока, обусловлено с учетом линейного и кубического по волновому вектору слагаемыми в гамильтониане дырок, определено изменение численного значения фототока в зависимости от знака зонных параметров полупроводника;
выведено математическое выражение для поверхностного фототока в полубесконечном многодолинном полупроводнике во внешнем магнитном поле, в зависимости от температуры и частоты.
Заключение
На основе исследования баллистического и поверхностного фотогальванического эффекта и двумерных электронных состояний в полупроводниках кубической симметрии сделаны следующие выводы:
1. Определены выражения для коэффициента прозрачности барьеров ассиметричной структуры с учетом условия Бастарда, а также условия наблюдения осцилляции туннелирования электронов.
2. Показано, что баллистический линейный фотогальванический эффект в полупроводнике без центра симметрии обусловлен наличием членов разной четности в операторах взаимодействия дырок с фотонами.
3. Получено математическое выражение для температурной и частотной зависимости баллистического фототока, зависящего от ассимметрии вероятности оптических переходов между подзонами валентной зоны р-GaAs, где показано изменение численного значения фототока за счет знаков зонных параметров.
4. Показано, что прохождение экспериментально наблюдаемого фототока с ростом температуры через экстремум связано со знаком и значением зонных параметров, пропорциальных линейно и кубически по волновому вектору дырок слагаемых в гамильтониане.
5. В приближении времени релаксации рассчитан фототок, определяемый неравновесной функцией распределения электронов как при их зеркальном, так и при их диффузном рассеянии о поверхность. Показано, что функция распределения диффузно рассеянных от поверхности электронов зависит только от их энергии и определяется из условия обращения в ноль полного потока электронов на поверхности.
6. Определено влияние внешнего магнитного поля на поверхностный фототок в полубесконечном многодолинном полупроводнике с учетом анизотропии в энергетическом спектре носителей тока при поглощении поляризованного излучения. Показано, что в этом случае поверхностный фототок сосредоточится у поверхности на расстоянии порядка радиуса ларморовой орбиты электронов.

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой практике в области использования Солнечной энергии вопросы повышения эффективности солнечных установок, повышение их технико-эконмических показателей и коэффициента полезного действия, обеспечение оптимального рабочего режима считается важной задачей. В этом аспекте разработка систем слежения за видимым движением Солнца для повышения эффективности их использования является одним из основных задач.
На сегодня в мире большое внимание уделяется одной из важных проблем энерго- и ресурсосбережения, разработке систем слежения для Солнечных энергетических устройств, которое дает значительное повышение общей выработке рассматриваемых систем. В связи с этим перспективным является проведение целевых исследований в ниже приведенных направлениях: разработка алгоритмов программного обеспечения для систем слежения, усовершенствование энергетических и оптических характеристик концентрирующих систем, разработка методов повышения точности программных и оптических систем слежения концентраторов и гелиостатов, разработка эффективных оптических датчиков слежения, разработка методов определения погрешностей оптического и программного управления концентраторов солнечного излучения.
В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, необходимо обратить особое внимание на разработку эффективных механизмов внедрения достижений научных исследований, обеспечению конкурентоспособности производимых изделий на внутреннем и внешнем рынке. В «Год поддержки активного предпринимательства, инновационных идей и технологий» особого внимания заслуживает получение научных результатов, отвечающих современным требованиям научноинновационного развития страны. В этом аспекте практическая реализация задач разработки систем слежения за Солнцем, обеспечивающих максимальную точность и обладающие высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками является актуальными, которые являются неотъемлемой частью Солнечных электростанций (СЭС). В связи с этим, выработка требований к точности используемых систем наблюдения за концентраторами, разработка высокоточных оптических датчиков, а также увеличение продолжительности времени функционирования систем на их основе в течение светового дня является одной из важнейших задач.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индустрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года, № УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» от 7 февраля 2017 года и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка датчиков оптических систем слежения и обоснование требований к точности слежения концентраторов различного назначения, разработка расчетных и экспериментальных методик оценки точности оптических и программ систем слежения.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определено и обосновано влияние точности слежения на энергетические и концентрирующие характеристики точечных и линейных концентраторов солнечного излучения, показано, что даже для концентраторов солнечных печей влияние точности слежения на концентрацию и потоки начинает проявляться при углах более двух угловых минут;
определены оптимальные параметры оптического датчика слежения, обеспечивающие максимальные разностные сигналы при одинаковых углах рассогласования и имеющего поле обзора до 60°;
разработан способ и устройство для определения невертикальности азимутальной оси вращения концентраторов и гелиостатов;
разработана методика экспериментального определения хода движения концентраторов и гелиостатов за Солнцем;
разработан алгоритм программного управления концентраторов и гелиостатов, учитывающий невертикальность азимутальной оси прецессию и нутацию оси земной сферы.
Заключение
На основе исследований по разработке датчиков оптических систем слежения, обоснование требований к точности слежения концентраторов различного назначения, по разработка расчетных и экспериментальных методик оценки точности оптических и программных систем слежения сделаны следующие выводы:
1. Проведена классификация датчиков оптических систем слежения концентраторов за Солнцем и разработана новая конструкция оптического датчика, обеспечивающая максимальные сигналы рассогласования и угол обзора до 60°.
2. Разработана модель и алгоритм, который позволяет расчетным способом определить влияния точности слежения на энергетические характеристики точечных и линейных концентраторов. Показано, что и для концентраторов солнечных печей влияние точности слежения начинает проявляться при углах более двух угловых минут;
3. Разработан новый способ и устройство для определения и контроля невертикальности азимутальной оси вращения концентраторов и гелиостатов с азимутально - зенитальной монтировкой, позволяющий определять положение азимутальной оси в пространстве за одно измерение с точностью до 0.5 угл. мин.
4. Разработана методика и устройство для оценки точности датчиков оптических систем слежения и программного слежения, и проведены оценки точности датчиков слежения на БСП.
5. Показано, что динамика сигнала, характеризующая движение гелиостата, в том числе концентраторов существенно отличается от ранее имевшихся представлений, а именно работа датчика происходит на границе чувствительности, причем независимо от её точности.
6. Впервые разработан алгоритм программного слежения концентраторов и гелиостатов за Солнцем, учитывающий невертикальность азимутальной оси, а также прецессию и нутацию оси вращения Земли.
7. Показано, что для дневного программного слежения могут быть использованы упрощенные уравнения видимого движения Солнца с учетом невертикальности азимутальной оси при совмещении местного полудня с полуднем Солнца с точностью включения программного слежения по времени до 10с.