Вернуться к обычному виду

Направление 3.2

Физико-технические и экологические проблемы энергетики; тепломассообмен; теплофизические и электрофизические свойства веществ; низкотемпературная плазма и технологии на ее основе.

 

Термодинамические, транспортные и оптические свойства веществ в экстремальных условиях при высокой концентрации энергии

Экспериментальное изучение термодинамических, транспортных и оптических свойств реальных веществ при интенсивных импульсных воздействиях (в волнах ударного сжатия и адиабатической разгрузки, при воздействии интенсивных ультракоротких лазерных импульсов, при нагреве проводников мощными импульсами тока и т. п.)

Разработка моделей уравнений состояния и транспортных коэффициентов конструкционных материалов с учетом фазовых превращений в широком диапазоне температур и давлений.


Фазовая диаграмма урана (получено совместно с ИПХФ РАН и ВНИИЭФ)


Общий вид фазовой диаграммы

 

Первопринципные расчеты термодинамических, транспортных и оптических свойств конденсированных веществ и плазмы при высоких плотностях энергии.

 

Экстремальные состояния вещества, возникающие при воздействии мощных лазерных импульсов фемтосекундной длительности

Лазерный фемтосекундный комплекс

 


Рентгеновский диагностический комплекс

 


Фемтосекундный микроинтерферометр

 

 


Динамика абляции поверхностного слоя

Сжатие вещества до сверхвысоких давлений и диагностика короткоживущих экстремальных состояний.

Экспериментальные исследования свойств неидеальной плазмы твердотельной плотности.

Генерация быстрых электронов и рентгеновское излучение, возникающие при образовании лазерной плазмы.

Исследование свойств, динамики образования и релаксации электрон-дырочной плазмы с высокой плотностью носителей в полупроводниках.

Динамика электрон-фононной релаксации, сверхбыстрых фазовых превращений и абляции, происходящих в металлах, полупроводниках, ферромагнетиках и графите.

Разработка методов фемтосекундной диагностики наноструктур.

 

 

Высокотемпературная теплофизика

Получение данных о теплофизических свойствах и особенностях фазовых превращений при предельно высоких температурах. Выявление общих закономерностей поведения сложных по составу веществ в окрестности температуры плавления и/или испарения, построение адекватных теоретических моделей поведения вещества.


Лазер постоянного действия мощностью 3 кВт.

 

Объекты исследования:

  • Тугоплавкие (Тпл более 3000 К) вещества, химические соединения (в том числе бинарные и тройные) характеризующиеся, как правило, изменяющейся стехиометрией.

  • Физика неконгруэнтного испарения диоксида урана в диапазоне температур Т ~ 2000 – 4000 K в режимах кипения и сублимации.


Создание быстродействующих пирометров для высокотемпературных измерений


Схема эксперимента по измерению Hp(T), Cp(T), ?(T) при статическом давлении буферного газа до 7000 бар.

 

Ударные волны в конденсированных средах.

Фазовые превращения и термодинамические свойства углеродных материалов и процессы формирования углеродных наноструктур.

Исследование сжимаемости и скорости звука в ударно-сжатых материалах.

Динамический синтез и исследование микроструктуры и свойств материалов, образующихся при интенсивном энергетическом воздействии на вещество.

Синтез и исследование теплофизических и механических свойств перспективных материалов.

Стенд ВБК-2 состоит из взрывной камеры (до 20 кг ВВ), лазерного интерферометра, кинокамеры со скоростью съемки до 100 миллионов кадров в секунду.


Ударная адиабата фуллерена

 

 

Скорость звука в ударно-сжатом фуллерене С60.


Взрывная камера

 

 

Теплофизические свойства важных для современной энергетики веществ.

Разработка базы данных (БД) по свойствам наноструктур и материалов с использованием новых принципов построения теплофизических БД, развитие и поддержка информационных теплофизических систем (www.thermophysics.ru, www.renewables.ru)  и базы данных «ТЕРМАЛЬ» .

 

  • WEB-портал по теплофизике

  • WEB-портал по новым и   возобновляемым источниками энергии

  • БД ТЕРМАЛЬ  по свойствам неорганических и простых органических веществ

  • БД по свойствам наноразмерных объектов

 

Систематизация данных о термодинамических свойствах веществ.
Разработка методов термодинамического моделирования сложных химических систем в широком диапазоне температур и давлений.

Исследование молекулярных и термохимических констант с использованием теоретических и экспериментальных методов.

 

Расчет таблиц термодинамических свойств веществ в различных фазовых состояниях в широком диапазоне температур.

 

Создание фундаментальных справочников и проблемно-ориентированных баз данных по термодинамическим свойствам веществ, в том числе, в экстремальных состояниях.

Нелинейные и неравновесные процессы в газоплазменных потоках перспективных энергетических устройств.

 

 

 

                   

Исследование взаимодействия ударных и детонационных волн в газах.

 

Изучение нелинейных процессов, неустойчивостей и вихревых структур в газах и плазме, в том числе, в присутствии внешних полей.

 

Численное моделирование и визуализация нестационарных газодинамических процессов при истечении в пространство при наличии в области течения тел со сложной конфигурацией (т.е. процессы возникающие в стрелковых и артиллерийских системах, стартовых шахтах ракет, соплах реактивных двигателей и т.д.).

                     

 

Экспериментальные и теоретические исследования процессов возникновения упорядоченных структур и фазовых переходов в сильно неидеальной пылевой плазме различного происхождения.


Плазменно-пылевая стуктура в разряде постоянного тока

 


Парная корреляционная функция плазменно пылевой структутра при разных параметрах неидеальности.

 


Внутреннее устройство установки «Плазменный кристалл»

 

  • Экспериментальное исследование процессов в газоразрядной и ядерно-возбуждаемой пылевой плазме, разработка методов диагностики пылевой плазмы.

  • Развитие теории сильно неидеальной пылевой плазмы.

  • В рамках организованного на базе ИТЭС ОИВТ РАН и Института внеземной физики Общества Макса Планка Международного научно-исследовательского центра по физике низкотемпературной плазмы проводятся исследования физики плазменно-пылевых структур в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции

 

Низкотемпературная плазма  и плазменные технологии.

Применение неравновесной плазмы наносекундных стримерных разрядов для очистки газов.


Фрагмент реактора со стримерным коронным разрядом

 


Электронная плотность (а) и напряженность электрического поля (б) вдоль оси стримера

 


Пленка аморфного металла при напыление пучка кластеров серебра


Кластер со структурой искосаэдра

Физика кластеров и кластерная плазма: анализ фазовых переходов в простых кластерах, оптимизация процессов генерации металлических кластеров из магнетронной плазмы; процессы с участием кластеров, напыленных на поверхность.

Разработка метода генерации и воздействия низкотемпературной аргоновой плазмы СВЧ-разряда, предназначенного для комплексной терапии инфицированных поражений поверхностных тканей человека и животных.


Схема плазменной горелки и вид плазменной струи ( совместно с Институтом внеземной физики Общества Макса Планка)

 

 

Проведение исследований по разработке плазменных технологий с использованием генераторов плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода: получение углеродных нанотрубок; упрочнение металлов; получение покрытий; резка металлов больших толщин.

Исследование свойств гетерогенного потока при подаче алюминия и водяного пара.


Инициирование реакции Al с водой при помощи плазмы

 

Установка для плазменного напыления в динамическом вакууме

Камера для подогрева стали с двумя плазмотронами прямой и обратной полярности


Направление 3.2