В 2018 году:

В 2017 году:

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Экспериментальные и кинетические исследования, математическое моделирование углекислотной конверсии метана в мембранном реакторе с мембранным катализатором» (соглашение № 15-03-08183 совместно с кафедрой ХТУМ).

В ходе этого проекта в 2017 году получены следующие результаты: 1) определены энергии активации реакций процесса углекислотной конверсии метана на катализаторе.

Проект совместно с университетом г. Лидс «Комбинирование методов эксперимента и математического моделирования, включающего химическую кинетику, тепло- и массоперенос, от масштаба атомов до масштаба завода» Проект Institutional Links (UK-Russia Institutional Links).

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Исследование и математическое моделирование процессов функционирования биотопливного элемента на основе лакказы и глюкозодегидрогеназы» (соглашение № 16-08-01140). Данный проект проводится совместно с ИФХЭ РАН.

В ходе этого проекта в 2017 году были получены следующие результаты:

Разработана математическая модель биотопливных полу-элементов (БТЭ) на основе лакказы и глюкозодегидрогеназы, объединяющая в себе уравнения ферментативной и электрохимической кинетики, материальный баланс и баланс заряда.

Проект в рамках программы ФЦП «Разработка технологии получения новых функциональных керамоматричных композиционных материалов, с улучшенными электрофизическими и термомеханическими свойствами для оборонной, электронной и авиакосмической промышленностей», совместно с кафедрами химической технологии керамики и огнеупоров, химической технологии углеродных материалов, коллоидной химии. (Соглашение № 14.574.21.0158).

Результаты работ по первому этапу, выполненных за счет средств субсидии:

1. Проведен аналитический обзор научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей проблему создания нового типа передовых керамоматричных композитов с добавлением армирующих и упрочняющих структур. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011 – 96.

2. Сформулирован выбор и обоснование направления исследований.

3. Разработаны технологические требования для материалов разрабатываемых композитов, исходных порошковых материалов и допированных углеродных нанотрубок и дискретных поликристаллических волокон из диоксида циркония.

4. Разработаны Программы и методики и проведены структурно-фазовые исследования исходных материалов.

5. Выбран состав модификатора-добавки для матрицы композита на основе оксида алюминия.

6. Проведены исследования кинетических и термодинамических параметров процесса кристаллизации добавки модификатора в матрице композита на основе оксида алюминия.

7. Разработан лабораторный регламент по получению добавок модификатора (эвтектических добавок).

8. Проведены экспериментальные исследования по легированию углеродных нанотрубок для устранения проблем интеграции в керамическую матрицу и распределения в виде непрерывных наноструктур.

9. Проведены исследования оптимальных режимов получения легированных углеродных нанотрубок.

10. Изготовлены экспериментальные образцы легированных (допированных азотом) углеродных нанотрубок.

11. Разработаны Программы и методики исследований свойств полученных допированных азотом экспериментальных образцов углеродных нанотрубок.

12. Проведены исследования по определению свойств полученных допированных азотом экспериментальных образцов углеродных нанотрубок.

13. Спроектирована информационная система в области нанокомпозитов, в том числе: разработана структуры функциональных подсистем, инфологической и даталогической моделей базы данных, блок-схем алгоритмов основных программных модулей.

14. Разработана математическая модель процесса измельчения, блок-схемы алгоритма решения уравнений математической модели.

15. Разработана математическая модель процесса импульсно-плазменного спекания керамоматричных композитов на основе кислородных и бескислородных матриц, армированных УНТ; блок-схема алгоритма решения уравнений математической модели.

16. Разработана комплексная характеризация исходных порошковых компонентов (порошков матричного сплава Al/Mg, карбида бора, вольфрама) по их морфологическим, дисперсным и структурным свойствам.

17. Построены дискретно-элементные модели упаковки порошковых смесей B4C-Al/Mg-W с различным содержанием компонентов с использованием экспериментальных данных характеризации. Модельная оптимизация количественного содержания компонентов порошковой смеси B4C-Al/Mg-W по критериям максимальной плотности и координационного числа при минимальных затратах на деформацию и перемещение частиц в смеси.

18. Проведено исследование процессов химического взаимодействия компонентов порошковой смеси друг с другом и с содержащей кислород атмосферой при различных давлениях и температуре; выработка рекомендаций по защите компонентов смеси от окисления в процессе консолидации.

19. Проведены исследования свойств прессуемости отдельных компонентов и их смесей B4C-Al/Mg-W с различным содержанием в рамках Механистической модели прессования с выявлением основных характеристик материалов: уплотняемости, прессуемости, коэффициента характеристик; определение границ наступления и окончания основных этапов и стадий уплотнения, на которых с разной степенью преобладают процессы взаимной упаковки частиц или их деформации.

20. Построены конечно-элементные модели процесса консолидации исследуемых материалов B4C-Al/Mg-W с последующей оптимизацией кинематической схемы их прессования в изделия заданной формы в различных условиях внешнего воздействия.

21. Спроектирована и разработана принципиально новая прессовая оснастка, реализующая возможность прессования изделий давлениями, превышающими значения пределов прочности материала пресс-форм. 3D-прототипирование прессовой оснастки; выявлены проблемные узлы, оптимизированы её массогабаритные и прочностные характеристики. Разработана эскизная конструкторская документация на изготовление лабораторной прессовой оснастки для воздействия на консолидируемый композит состава (B4C + Al/Mg + nanoW).

22. Написан промежуточный отчет о ПНИ.

23. Проведены исследования по отработке технологии сушки-гранулирования композитной шихты (на основе оксидных матриц, армированных эвтектическими стеклообразующимися структурами).

24. Проведены исследования термодинамических и кинетических параметров консолидации керамоматричных композитов на основе оксидных матриц.

25. Проведены испытания экспериментальных образцов оксидных керамоматричных композитов по разработанным программам и методикам.

Проект в рамках программы ФЦП «Проведение исследований в области повышения эффективности добычи нефти за счет циклической закачки пара с дымовыми газами, термогазохимического воздействия и переработки попутных нефтяных газов» совместно с кафедрами: кибернетики химико-технологических процессов, химии и технологии высокомолекулярных соединений РХТУ им. Д.И.Менделеева и университетом Сантандер (Колумбия). (Соглашение № 14.583.21.0064).

Результаты работ по первому этапу, выполненных за счет средств субсидии:

1. Проведен аналитический обзор литературы

2. Сделан обоснованный выбор направлений дальнейших исследований

3. Проведены патентные исследования

4. Выполнено проектирование разрывных мембран для блока воспламенения в составе газогенератора.

5. Разработана эскизная документация для изготовления разрывных мембран

6. Разработан состав твердотопливных композиций с циклическим термогазохимическим воздействием на призабойную зону.

7. Разработана лабораторная методика для создания твердотопливных композиций с организацией циклического воздействия.

8. Разработана математическая модель кинетики углекислотной конверсии попутных нефтяных газов.

9. Разработана лабораторная методика получения допированных азотом углеродных нанотрубок.

Результаты работ по первому этапу, выполненных за счет внебюджетных средств: 1. Выполнено исследование процесса циклической закачки пара.

2. Дана оценка физико-химических эффектов, возникающих при закачке дымовых газов.

3. Определены параметры с наибольшим влиянием на процесс циклической закачки дымовых газов.

4. Выполнена оценка свойств горной породы и органического флюида.

5. Выполнен обзор публикаций.

Проект с Пекинским Технологическим институтом (Китай) «Технология повышения нефтеотдачи нефтяных скважин на основе использования энергоемких материалов» совместно с кафедрами: кибернетики химико-технологических процессов, химии и технологии высокомолекулярных соединений.

В 2016 году:

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Исследование и математическое моделирование процессов функционирования биотопливного элемента на основе лакказы и глюкозодегидрогеназы» (соглашение № 16-08-01140). Данный проект проводится совместно с ИФХЭ РАН. В ходе этого проекта в 2016 году были получены следующие результаты:

1. Проведены экспериментальные лабораторные исследования по конструированию анода.

2. Разработана математическая модель адсорбции лакказы на углеродных материалах различной дисперсности.

Проект в рамках Российского научного фонда « Разработка новых конструкционных керамоматричных композитов на основе оксидов, армированных углеродными нанотрубками» (соглашение № 14-19-00522). Данный проект проводится совместно с двумя кафедрами РХТУ им. Д.И. Менделеева: кафедрой химии и технологии кристаллов и кафедрой химической технологии керамики и огнеупоров.В ходе этого проекта в 2016 году получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель и программный модуль для расчета искрового плазменного спекания композита на основе α - Al2O3, армированного УНТ и определены оптимальные режимы.

2. Разработана промышленная технологическая схема получения композитов на основе α - Al2O3 , армированных УНТ, методом свободного спекания в проточной среде аргона.

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Создание высокопроизводительного программного обеспечения для суперкомпьютерного моделирования новых материалов с заданными свойствами» (соглашение № 14-07-00960). В ходе выполнения этого проекта в 2016 году были проведены следующие работы на основе разработанных ранее в 2015 году программных модулей:

1) был осуществлен расчет:

– электронных свойств идеальных нанотрубок различной геометрии;

– электронных свойств нанотрубок с точечными дефектами замещения;

– электронных свойств нанотрубок, содержащих множественные дефекты замещения;

– электронных свойств нанотрубок, состоящих из атомов золота;

2) были изучены для роста алмазной пленки:

– процесс формирования кристаллической алмазной пленки методом CVD;

– влияние важнейших стадий на качество формирования алмазной пленки;

– влияние латеральных взаимодействий на формирование димерных рядов;

– влияния скоростей реакций миграции вниз на количество дефектов.

3) были рассчитаны для микропокрытий:

– кинетические параметры сахарного покрытия на таблетки;

– генерация пористого слоя покрытия;

– скорости полива, испарения влаги с поверхности пленки, диффузии в покрытии, кристаллизации в покрытии.

4) были определены для процесса формирования наночастиц оксида титана:

– кинетические параметры для двух механизмов агрегации OH – OH, OH – OR;

– преобладающего механизма агрегации;

– влияние pH, концентрации электролита на функцию распределения частиц по размерам и на средний размер;

– оптимальные соотношения для реагентов для получения наночастиц диоксида титана с размером 14-15 нм.

5) были рассчитаны для массопереноса в нанопоре мембраны:

- зависимости коэффициентов диффузии компонентов: аргона, водорода, метана от параметров: диаметра поры, температуры, давления в поре;

- оптимальные параметры для разделения смеси CH4 – H2.

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Экспериментальные и кинетические исследования, математическое моделирование углекислотной конверсии метана в мембранном реакторе с мембранным катализатором» (соглашение № 15-03-08183 совместно с кафедрой ХТУМ).

В ходе этого проекта в 2016 году получены следующие результаты:

1) на основе разработанных алгоритмов и блок-схем создан программный модуль для расчета химических превращений в нанопоре мембраны.

Проект Российского фонда фундаментальных исследований «Создание высокоактивных и стабильных катализаторов на основе нанотрубок и модифицированной платины для топливных элементов» (соглашение № 14-29-04026). Данный проект проводится совместно с ИФХЭ РАН.

В ходе этого проекта в 2016 году была разработана математическая модель процесса деградации с целью прогнозирования рабочего ресурса топливного элемента, которая включает в себя основные механизмы деградации платинового катализатора: электрохимическое растворение наночастиц платины, рост частиц за счет созревания Оствальда, миграцию частиц по углеродному носителю, коалесценцию мелких частиц, диффузию ионов платины в иономере и их уход в мембрану.

В 2015 году:

- Создание высокопроизводительного программного обеспечения для суперкомпьютерного моделирования новых материалов с заданными свойствами,
- Синтез методами вакуумного и искрового плазменного спекания и анализ свойств нанокомпозитов на основе керамических матриц,

армированных углеродными нанотрубками,
- Создание высокоактивных и стабильных катализаторов на основе нанотрубок и модифицированной платины для топливных элементов,
-Экспериментальные и кинетические исследования, математическое моделирование углекислотной конверсии метана в мембранном реакторе с мембранным катализатором.

Студенты кафедры ИКТ проходят обучение на промышленных суперкомпьютерах, занимаются моделированием различных процессов с использованием высокопроизводительных вычислений, изучают системы автоматизированного проектирования.

В 2014 году:

- Синтез методами вакуумного и искрового плазменного спекания и анализ свойств нанокомпозитов на основе керамических матриц, армированных углеродными нанотрубками,
- Создание высокопроизводительного программного обеспечения для суперкомпьютерного моделирования новых материалов с заданными свойствами,
- Создание высокоактивных и стабильных катализаторов на основе нанотрубок и модифицированной платины для топливных элементов,
- Проведение полного комплекса исследований по созданию энергоэффективного экологически безопасного энергетического комплекса малой мощности на основе электрохимического блока (топливного элемента) рекуперации отходящих газов производства углеродных нанотрубок.

В 2013 году:

- Разработка научных основ термогазохимического воздействия на нефтяные и газоконденсатные скважины с целью повышения компонентоотдачи и новых технологий утилизации попутных нефтяных газов,
- Разработка программно-информационного комплекса в области процессов химической технологии, водородной энергетики, наноиндустрии,
- Разработка процессов утилизации отходов фосфорной промышленности и ресурсосберегающих, гибких технологий получения широкого класса фосфоросодержащих продуктов. Разработка информационной системы для создания безотходных производств фосфоросодержащих продуктов,
- Разработка фундаментальных основ каталитического процесса получения углеродных нанотруб и водорода в непрерывных реакторах шнекового типа (производительностью 1 кг/час) с применением для разделения водородсодержащих газов каталитических материалов,
-Фундаментальные исследования каталитических систем и создание лабораторного образца высокопористого ячеистого катализатора с наноструктурированным покрытием для детоксикации отходящих газов, содержащих СО и оксиды азота,
- Проведение полного комплекса исследований по созданию энергоэффективного экологически безопасного энергетического комплекса малой мощности на основе электрохимического блока (топливного элемента) рекуперации отходящих газов производства углеродных нанотрубок.

В 2012 году:

-Создание программно-информационного комплекса для решения прикладных задач в нанотехнологиях, водородной энергетике, биоинформатике, нефтехимии и химической технологии,
- Создание программного информационного комплекса для получения катализаторов нового поколения,
- Разработка методов создания и исследование наноструктурированных электрокаталитических систем, с уменьшенным содержанием платины, при использовании новых типов носителей (нанотрубки, оксиды титана) и электродов ТЭ на их основе, оптимизированных путем моделирования процессов, с целью создания топливных элементов нового поколения, со сниженной стоимостью,
-Направленный синтез высокопористых и высокопроницаемых каталитических систем ячеистой структуры для процессов каталитической очистки сбросных газов химических и металлургических производств от СО, СН и NOx,
-Разработка программно-информационного комплекса в области процессов химической технологии, водородной энергетики, наноиндустрии,
- Разработка процессов утилизации отходов фосфорной промышленности и ресурсосберегающих, гибких технологий получения широкого класса фосфоросодержащих продуктов. Разработка информационной системы для создания безотходных производств фосфоросодержащих продуктов,
- Исследование и моделирование явлений, протекающих в порах при мембранном разделении,
- Разработка фундаментальных основ каталитического процесса получения углеродных нанотруб и водорода в непрерывных реакторах шнекового типа (производительностью 1 кг/час) с применением для разделения водородсодержащих газов каталитических материалов,
- Фундаментальные исследования каталитических систем и создание лабораторного образца высокопористого ячеистого катализатора с наноструктурированным покрытием для детоксикации отходящих газов, содержащих СО и оксиды азота,
- Организация школ «Юный программист» и «Юный физик» для учащихся средних школ Северо-Западного округа с целью проведения ранней профориентации школьников
- Разработка и исследование ячеечно-нейросетевых моделей для прогнозирования загрязнения воздуха типовыми техногенными источниками выбросов при нестационарных внешних условиях.

В 2011 году:

- Разработка программного обеспечения для расчетов в наноиндустрии,
- Разработка информационно-вычислительной системы параметрического анализа базовых моделей химической кинетики, термокинетики и макрокинетики,
- Создание программно-информационного комплекса для решения прикладных задач в нанотехнологиях, водородной энергетике, биоинформатике, нефтехимии и химической технологии,
-Создание программного информационного комплекса для получения катализаторов нового поколения,
-Разработка методов создания и исследование наноструктурированных электрокаталитических систем, с уменьшенным содержанием платины, при использовании новых типов носителей (нанотрубки, оксиды титана) и электродов ТЭ на их основе, оптимизированных путем моделирования процессов, с целью создания топливных элементов нового поколения, со сниженной стоимостью,
- Направленный синтез высокопористых и высокопроницаемых каталитических систем ячеистой структуры для процессов каталитической очистки сбросных газов химических и металлургических производств от СО, СН и NOx,
- Разработка программно-информационного комплекса в области процессов химической технологии, водородной энергетики, наноиндустрии,
- Разработка процессов утилизации отходов фосфорной промышленности и ресурсосберегающих, гибких технологий получения широкого класса фосфоросодержащих продуктов. Разработка информационной системы для создания безотходных производств фосфоросодержащих продуктов,
- Исследование и моделирование явлений, протекающих в порах при мембранном разделении,
- Разработка фундаментальных основ каталитического процесса получения углеродных нанотруб и водорода в непрерывных реакторах шнекового типа (производительностью 1 кг/час) с применением для разделения водородсодержащих газов каталитических материалов,
- Фундаментальные исследования каталитических систем и создание лабораторного образца высокопористого ячеистого катализатора с наноструктурированным покрытием для детоксикации отходящих газов, содержащих СО и оксиды азота.

В 2010 году:

- Комплексные исследования в области создания и перспектив применения нового поколения полимерных нанокомпозиционных материалов, модифицированных углеродными нановолокнами, слоистыми алюмосиликатами,
- Исследование химического взаимодействия продуктов горения смесевых твердотопливных композиций с различными породами нефтегазовых месторождений в условиях обработки скважин твердотопливными газогенераторами,
- Разработка и создание экспериментального образца установки непрерывного действия для получения углеродных нанотруб из углеводородного сырья с участием научных организаций Франции,
- Разработка программного обеспечения для расчетов в наноиндустрии,
- Разработка информационно-вычислительной системы параметрического анализа базовых моделей химической кинетики, термокинетики и макрокинетики,
- Исследование физико-химического воздействия продуктов горения энергетических материалов на состояние призабойной зоны пласта и продуктивность малодебитных нефтяных скважин,
- Создание программно-информационного комплекса для решения прикладных задач в нанотехнологиях, водородной энергетике, биоинформатике, нефтехимии и химической технологии,
- Создание программного информационного комплекса для получения катализаторов нового поколения.