Вот такая индикатриса
Ключ к лазерному термоядерному синтезу — высокая концентрация энергии, когда лазерный импульс обрушивается на мишень. Однако не вся энергия, которую несёт луч, достаётся мишени. Мишень успевает частично испариться, и лучу приходится добираться до мишени сквозь облачко плазмы. При этом излучение лазера взаимодействует с плазмой, излучение рассеивается и выходит из плазмы. Угловое распределение интенсивности рассеянного излучения (индикатриса) может зависеть и от мишени, и от параметров падающего излучения — мощности, длительности импульса, поляризации. Исследований в этой области немного, в частности потому, что нужны специальные лазерные установки. Кроме того, чтобы получить индикатрису рассеяния с хорошим пространственным разрешением, надо расположить вокруг мишени много датчиков.
Исследователи из Российского федерального ядерного центра — ВНИИЭФ (Саров) обошли проблему, применив в качестве датчика излучения калиброванную фотобумагу. Динамический диапазон фотобумаги — всего около 10 раз по мощности, но зато получалось хорошее пространственное разрешение, к тому же метод был дёшев. Установка, которую использовали авторы, генерировала на длине волны 532 нм импульсы длительностью 3—5 нс с энергией 2,1—3,65 кДж. На медной мишени диаметр пятна был 0,5 мм. При этих условиях диаграмма направленности излучения, рассеянного назад, в сторону фокусирующей оптики (то есть навстречу лазерному лучу), имеет вид двух конусов, соосных с лучом. Угол при вершине внутреннего конуса растёт от 6 до 20° с увеличением энергии импульса от 2,1 до 3,65 кДж. В то же время угловой размер внешнего конуса мало меняется с изменением энергии импульса и составляет 30—40°. Боковое рассеяние с углами более 45° отсутствует. При интенсивности на мишени более 3,4•1014 Вт/см2 появляется рассеяние в направлении, перпендикулярном лазерному лучу и вектору поляризации (поперечное рассеяние).
Лавров Л. М. и др. Экспериментальная регистрация индикатрисы рассеянного лазерного излучения от плазмы на многоканальной мощной лазерной установке нового поколения. Письма в ЖТФ, 2026, вып. 5, c. 18.
Титан для биоэлектроники
Титан и его сплавы применяются в биомедицинской электронике для изготовления имплантируемых электродов, корпусов сенсоров, нейро- и кардиостимуляторов. Они не подвержены коррозии и совместимы с организмом. Недостаток титана — низкая электропроводность, она ограничивает его применение, если нужна эффективная передача электрического сигнала между тканями организма и электроникой. Одно из решений — покрытие поверхности титана углеродными нанотрубками. Они имеют высокую проводимость и большую поверхность, поэтому контактное сопротивление уменьшается. Недостатком является низкое сцепление нанотрубок с титаном. Для прикрепления трубок к титану его поверхность облучают лазером до кратковременного локального плавления, при этом формируется переходный слой из карбидов, который прикрепляет нанотрубки к титану и улучшает электрический контакт. Для того чтобы процедура была эффективна, исходный углеродный слой должен быть равномерен, а нанотрубки в нём не должны слипаться.
Исследователи из Института биомедицинских систем НИУ «МИЭТ» (Зеленоград) и Института бионических технологий и инжиниринга Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова разработали технологию нанесения покрытия, которая обеспечивает необходимую однородность покрытия. Особенность технологии — это синхронизированное воздействие двух факторов: осаждения дисперсной среды и мгновенного испарения растворителя, приводящего к фиксации нанотрубок на поверхности подложки. Авторы изучили влияние параметров технологии на структуру и электрические параметры покрытия. Полученная максимальная электропроводность превышает проводимость немодифицированной титановой подложки более чем в 15 раз. Такое значительное увеличение обусловлено формированием пространственно-развитой проводящей сетки нанотрубок и отсутствием их слипания.
Ефремова К. Д. и др. Модификация титановой поверхности биомедицинской электроники с целью улучшения электрофизических свойств. ЖТФ, 2026, вып. 5, с. 909.
Карбид с проволочками
Карбид кремния SiC обладает уникальной прочностью, а также стойкостью при высоких температурах и в агрессивных средах, поэтому керамика на его основе востребована для решения разных технологических задач. Однако хрупкость такой керамики ограничивает её использование в конструкциях, воспринимающих растягивающие, изгибные и ударные нагрузки. Для расширения областей применения материалов на основе SiC, а также для усиления надёжности их работы требуется повышение ударной вязкости и трещиностойкости. Один из путей увеличения трещиностойкости материалов — введение в композит включений, которые тормозят развитие трещин. Например, для керамики на основе SiC в качестве включений успешно использовались высокомодульные углеродные нити и нити из того же SiC.
Микроструктура фрагмента композита с керамической матрицей SiC-Si-C, армированной Мо-проволокой. Рисунок из реферируемой статьи.
Исследователи из Института физики твёрдого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН (Черноголовка) и МГТУ им. Н. Э. Баумана взяли в качестве включения проволоку из молибдена, которая стоит относительно недорого и производится массово. Авторы подробно описывают изготовление пористой заготовки из графита, содержащей молибденовые нити диаметром 1,0—1,5 мм. Далее заготовка пропитывалась расплавленным кремнием (жидкофазное силицирование), причём выбор в качестве исходной фракции частиц графита размером менее 50 мкм обеспечивал полноту пропитки кремнием и в итоге — объёмную долю SiC более 60%. При пропитке углерод почти полностью переходит в SiC, проволока из Mo покрывается слоем Mo5Si3 толщиной 20 мкм, а поверх него — слоем MoSi2 толщиной 150 мкм. Прочность полученного композита составила около 300 MPa при использовании проволоки диаметром 1,0 мм и около 380 MPa при использовании проволоки диаметром 1,5 мм. Оптимизацию состава авторы не проводили, но, судя по всему, она будет успешна.
Шикунов С. Л. и др. Керамический композит на основе карбида кремния, армированного молибденовой проволокой. ЖТФ, 2026, вып. 2, с. 288.
