Исследование динамики кристаллизации элементной серы из органических растворителей
жүктеу/скачать 4,04 Mb.
|
Мейрам проект
| Введение
Цель настоящего проекта - разработка прецизионного, экспрессного и автоматизированного метода определения физико-химических характеристик процессов кристаллообразования, развиваемых на микроуровне в динамическом режиме. Настоятельность решения этой проблемы связана с отсутствием надежных физико-химических критериев и соответствующих приборов для точного и непрерывного контроля за изменениями состава твердофазных компонентов в процессе их химического осаждения, в частности в технологиях производства нанокомпозиционных материалов. Актуальность выбранных нами направлений исследований отвечает приоритетным задачам государства в развитии образования, науки и индустриально-инновационной деятельности, в частности: 1. В инновационной сфере – создание высокоточных, с высокой разрешающей способностью, автоматизированных средств для исследования нанонохимических систем и на этой основе организация производства новых видов продукции (сверхпроводники, лазеры, микроэлектроника). 2. В научно-образовательной сфере – внедрение современных систем исследования и обучения (методологии, установки, приборы, стенды), базирующихся на передовых достижениях фундаментальных наук, информационных технологий и математических методов моделирования. Как известно теоретическую базу нанохимических технологий составляют физико-химические закономерности образования, в частности химическим осаждением, гетерофазных микросистем (мицеллы, золи, гели, аморфные и кристаллические образования). Для выявления этих закономерностей, а также целенаправленного управления структурой, морфологией, размерами, и конфигурациями этих микрообъектов, с момента зародышеобразования до формирования завершенных макроструктур (кристаллов), требуются высокоточные, с высокой разрешающей способностью микроанализаторы. Имеющиеся (в традиционном исполнении) лабораторные микроскопы, хотя и позволяют наглядно (воочию) зафиксировать конфигурации и рост кристаллов во времени, но не приемлемы для решения этих задач по следующим причинам: характеризуются низкой производительностью, высокой трудоемкостью, значительными погрешностями и огромными физиологическими нагрузками (особенно на органы зрения) из-за преобладания рутинных, визуальных операций на стадии идентификации и обсчета микрообъектов. исключают возможность количественной идентификации огромного числа, непрерывно генерируемых и изменяемых во времени как по линейным, так и конфигурационным параметрам микрочастиц, а более того не приемлемы для определения динамических характеристик (например скорости роста кристаллов). Что касается микроанализаторов (серийного производства) зарубежных фирм («Sony» и «Conica») отметим, что они строго ограничены по номенклатуре анализируемых объектов (что осложняет их применение в научно-исследовательской и образовательной практике), предназначены в основном для диагностирования микрообъектов в статических условиях и не совсем доступны из-за высокой стоимости (свыше 3 миллионов тенге). Все указанное обосновывает актуальность исследований и одновременно конкретизирует задачи по созданию автоматизированных систем микроанализа физико-химических объектов в динамическом режиме с высокой прецизионностью и разрешающей способностью. Полноценное решение совокупности всех этих проблем можно обеспечить путем рационального сопряжения возможностей традиционных оптических микроанализаторов с видео-компьютерными системами и технологиями, а также с приложением методов математической статистики для обработки многочисленного массива, непрерывно образуемых и изменяемых во времени, микрообъектов. В этой связи в рамках настоящего проекта были сформулированы следующие задачи: Определить наиболее представительные физико-химические объекты для исследования процессов кристаллообразования в динамическом режиме (во времени). Обосновать представительные физико-химические критерии для микроанализа статистического массива микрообъектов по количественным и геометрическим параметрам (площадь, размеры) в динамическом режиме. Разработать алгоритмы для расчета среднестатистических характеристик микрообъектов (количество, размеры, площадь, скорость роста кристаллов) и на их основе создать компьютерные программы для их определения в автоматизированном режиме. Обеспечить техническое и функциональное сопряжение персональных ЭВМ, видеоприставок и микрооптической системы для микроанализа процессов кристаллообразования в динамическом режиме (во времени), в том числе с документированием и сохранением (видеозапись) процессов кристаллизации с целью последующего воспроизводства их в режиме «Past-line». Разработать методологию подготовки физико-химических объектов (элементная сера ромбической модификации и оксалат кальция) для реализации микроанализа на вышеуказанных физико-химических объектах в динамическом режиме. Провести представительные испытания установки в автоматизированном режиме на представительных физико-химических объектах, определить его метрологические характеристики и выдать рекомендации пользователям. Автор выражает благодарность сотрудникам Центра Физико-химических исследований Северо-Казахстанского госуниверситета Островному К.А. за техническую и консультационную помощь, оказанную при выполнении данного проекта. жүктеу/скачать 4,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|