Применение импульсной акустической микроскопии для исследования плотных керамик на основе ZrO2
Применение импульсной акустической микроскопии для исследования плотных керамик на основе ZrO2
Е.С. Мороков, В.М Левин, Л.И. Подзорова, А.А. Ильичева, С.И. Березина
Методом импульсной акустической микроскопии была изучена внутренняя микроструктура плотных керамик на основе диоксида циркония. Исследована зависимость значений упругих модулей от пористости керамики.
Показать АннотациюВизуализация структуры нанокомпозитов методами акустической микроскопии
Визуализация структуры нанокомпозитов методами акустической микроскопии
В.М. Левин, Ю.С. Петронюк, Е.С. Мороков, С. Беллуччи, П. Кижур
Общепринятым является представление о равномерном распределении частиц наполнителя по объему композита, вне зависимости сопровождается такое распределение образованием непрерывного кластера или нет. Однако, на практике за счет эффективного взаимодействия наночастиц между собой часто реализуется агломерация наночастиц во фрактальные конгломераты микронных размеров и выше. Появление конгломератов нарушает те структурные особенности, которые обуславливали ожидаемые физико-химические свойства - нанокомпозиты переходят в разряд обычных композитов с мелкой структурой. Более того, в зависимости от метода фабрикации композита, конгломераты могут включать в себя воздушные и газовые пузыри. Методы импульсной акустической микроскопии позволяют с микронным разрешением исследовать объемную структуру и изучать упругие свойства миниатюрных образцов. В настоящее время метод оказывается актуальным для изучения и характеризации современных композитов с микро и наноструктурой. В работе представлены результаты исследования композитов с различными углеродными наполнителями (графен, графит, нанотрубки).
Показать АннотациюРоль вязких волн в технологических процессах по схеме тонкого слоя (на примере ультразвуковой металлизации материалов)
Роль вязких волн в технологических процессах по схеме тонкого слоя (на примере ультразвуковой металлизации материалов)
А.С. Павловский, С.И. Пугачев, Н.Г. Семёнова
Экспериментально и численно показано, что короткие поперечные вязкие волны, возбуждаемые в тонком слое жидкости, находящемся на поверхности твердого тела, вызывают появление в слое нелинейных эффектов: течений, радиационной силы и гидродинамической кавитации. При ультразвуковой металлизации эти эффекты обеспечивают смачивание твердого тела расплавом металла, создают развитый рельеф его поверхности и обуславливают физико-химическое взаимодействие жидкой и твердой фаз.
Показать АннотациюИсследование свойств поверхностного слоя покрытия, полученного методом азотирования с последующей ультразвуковой упрочняющей обработкой
Исследование свойств поверхностного слоя покрытия, полученного методом азотирования с последующей ультразвуковой упрочняющей обработкой
И.В. Данилин, С.К. Сундуков, Д.С. Фатюхин
Твёрдость стали является одним из важнейших свойств, определяющих её износостойкость. Для повышения твёрдости применяются технологии поверхностного упрочнения: азотирование и поверхностно-пластическое деформирование, которые основаны на принципиально разных процессах. Применение комбинированного метода позволяет повысить твёрдость поверхностного слоя материала и увеличить глубину упрочнения. В данной работе приведены результаты исследований свойств покрытия, полученного методом азотирования с последующей ультразвуковой упрочняющей обработкой.
Показать АннотациюИспользование координатной обработки для интенсифиации процеса ультразвуковой очистки
Использование координатной обработки для интенсифиации процеса ультразвуковой очистки
Приходько В.М., Шеина А.Е., Юдаков Е.Г.
В двигателях внутреннего сгорания загрязнениям подвергаются детали различных размеров, формы и конструкции. Особую сложность представляет очистка от загрязнений корпусных изделий, что объясняется их крупными габаритами, наличием большого количества отверстий, карманов и других труднодоступных мест. Одним из наиболее эффективных способов очистки деталей является ультразвуковой. В статье рассмотрены технология и оборудование для автоматизированной ультразвуковой очистки корпусных деталей перемещающимся излучателем.
Показать АннотациюКровоток и теплопродукция в предплечье, измеренные методом акустотермографии
Кровоток и теплопродукция в предплечье, измеренные методом акустотермографии
А.А. Аносов А.С. Казанский А.Д. Мансфельд
Методом акустотермометрии были получены параметры кровотока и теплопродукции в предплечье человека при физической нагрузке. Для измерений теплового акустического излучения был использован датчик многоканального акустотермографа, разработанного в ИПФ РАН (полоса пропускания 1.2-2.7 МГц, пороговая чувствительность при времени интегрирования 10 с – 0.3 К). Добровольцы сжимали-разжимали кисть в течение 100 с (за это время успевали совершать 120 5 движений). При этом на плечо накладывали (чтобы снизить кровоток в предплечье) или не накладывали жгут. Результаты измерений показали, что температура предплечья сразу же начинала расти (быстрее без жгута) и достигала максимума (акустояркостная температура повышалась на приблизительно 1.5 К без жгута и на 0.5 К со жгутом) уже после окончания работы (через приблизительно 100 с без жгута и через 200 с со жгутом), после чего снижалась. Полученные данные позволили оценить удельный кровоток: 0.023 1/мин (что согласуется с литературными оценками: 0.02-0.07 1/мин). В процессе работы кровоток увеличивался приблизительно в 7-8 раз. Величина теплопродукции к концу работы составляла 0.0043 К/с. При расчетах глубинной температуры использовали уравнение теплопроводности, предложенное Пеннесом для тела человека, с учетом кровотока и дополнительных источников теплопродукции. Расчеты показали, что максимум глубинной температуры предплечья в покое составляет 36°С. Физическая нагрузка только за счет теплопродукции повышала эту температуру до 37°С, а добавление кровотока – до 38°С.
Показать АннотациюОсобенности применения ультразвуковых фазированных решеток с различным количеством элементов при облучении тканей в присутствии ребер
Особенности применения ультразвуковых фазированных решеток с различным количеством элементов при облучении тканей в присутствии ребер
С.А. Ильин, Л.Р. Гаврилов, В.А. Хохлова
Во многих современных медицинских приложениях мощного фокусированного ультразвука необходимо принимать во внимание потери энергии на естественных преградах в виде ребер. В связи с этим в данной работе было проведено исследование целесообразности применения фазированных решеток с увеличенным количеством элементов для уменьшения перегрева костей при фокусировке через грудную клетку. Проанализировано влияние количества элементов решетки на величину потерь мощности фокусированного пучка на ребрах и уровень интенсивности в области фокуса за ребрами при использовании геометрического подхода к отключению элементов решетки, находящихся в тени ребер.
Показать АннотациюГистологичесий анализ механических разрушений в ex-vivo почках человека и свиньи под действием высокоинтенсивного фокусированного ультразвука
Гистологичесий анализ механических разрушений в ex-vivo почках человека и свиньи под действием высокоинтенсивного фокусированного ультразвука
В.А. Хохлова, Я.Н. Ванг, С.В.Буравков, А.Д. Максвелл, Т.Д. Хохлова, Д.В. Лин, O.A. Сапожников, М.Р. Бэйли, Дж.Р. Шэйд
Большинство современных клинических приложений высокоинтенсивного фокусированного ультразвука в неинвазивной хирургии (HIFU) основано на быстром нагревании среды за счет поглощения энергии ультразвуковой волны, ведущем к тепловой денатурации ткани в области фокуса. Недавно, учеными университета штата Вашингтон и МГУ был разработан новый метод, позволяющий механически разрушать ткани при импульсно-периодическом воздействии сфокусированными волнами с высокоамплитудными ударными фронтами. Используются импульсы миллисекундной длительности, вызывающие сверхбыстрый нагрев ткани в фокусе и ее взрывное вскипание в течение каждого из импульсов. Взаимодействие ударных фронтов с образующейся паро-газовой полостью миллиметрового размера приводит к механической дезинтеграции ткани на субклеточные фрагменты. Работоспособность метода уже была показана на еx-vivo тканях говяжьей печени и сердца, а также свиной почке in-vivo. В данной работе механические разрушения были получены в еx-vivo тканях человеческой и свиной почки. Приводится описание проведенных экспериментов, обсуждаются результаты сравнительного анализа и гистологических исследований полученных разрушений.
Показать АннотациюТвердофазная соносенсибилизация в сонодинамической терапии онкологических заболеваний
Твердофазная соносенсибилизация в сонодинамической терапии онкологических заболеваний
А.Л. Николаев, А.В. Гопин, И.И. Конопацкая, М.А. Миронов, П.А. Пятаков, Н.В. Андронова, Е.М. Трещалина, Н.В. Дежкунов
Обобщен опыт работы авторского коллектива по сонодинамической терапии онкологических заболеваний с использованием наночастиц в качестве соносенсибилизаторов. Различными методами исследованы кавитационные и тепловые ультразвуковые эффекты в водных и гелевых модельных средах, содержащих модификаторы различной природы. Сформулированы некоторые положения, определяющие критерии выбора перспективных соносенсибилизаторов на модельных системах. Создана аппаратура для проведения доклинических и клинических исследований. Предложен оригинальный способ синтеза наночастиц и их агрегатов (твердофазных соносенсибилизаторов) непосредственно в опухоли. Сформулирован комплекс сопутствующих биофизических и физико-химических задач.
Показать АннотациюНелинейная акустическая голография для исследования терапевтических источников мощного ультразвука
Нелинейная акустическая голография для исследования терапевтических источников мощного ультразвука
C.А. Цысарь, О.А. Сапожников, В. Крейдер
Представлен метод нелинейной акустической голографии для исследования мощных ультразвуковых источников и излучаемых ими полей. Метод основан на измерении двумерных распределений амплитуды и фазы акустического давления для гармоник, присутствующих в спектре сигнала. Полученные распределения используются для расчета обратного распространения акустического поля для математической реконструкции распределения колебательной скорости на поверхности источника. Нелинейные расчеты распространения поля основаны на численном решении волнового уравнения Вестервельта. Разработанный метод нелинейной акустической голографии является эффективным инструментом для характеризации терапевтических источников ультразвука при работе на высоких мощностях, когда характеристики колебания поверхности источника могут значительно отличаться от вибрационных характеристик на низких уровнях мощности. В работе представлена основа численной модели для расчета нелинейного распространения акустического поля в условиях обращения времени, а также результаты физических экспериментов по нелинейной голографии реальных терапевтических источников.
Показать Аннотацию