Направление 3.2

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.

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.

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.

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

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

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.

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.).

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

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