Improving the performance, reliability and service life of aviation technology products based on the innovative vacuum-plasma nanotechnologies for application of avinit functional coatings

The methods of creating the advanced nanomaterials and nanotechnolo-gies of functional multicomponent coatings Avinit (mono- and multilayer, nano-structured, gradient) to improve the performance of materials, components and parts of aerotechnical purposes are considered. The vacuum-plasma nanotechnologies Avinit were developed based on the use of gas-phase and plasma-chemical processes of atomic-ionic surface modifi-cation and the formation of nanolayer coatings in the environment of nonsteady low-temperature plasma. Considerable attention is paid to the equipment for application of functio-nal multilayer composite coatings: an experimental-technological vacuum-plas-ma automated cluster Avinit, which allows to implement complex methods of coating (plasma-chemical CVD, vacuum-plasma PVD (vacuum-arched, magne-tron), processes of ionic saturation and ionic surface treatment, combined in one technological cycle. The information about the structure and service characteristics of Avinit coatings has a large place. The results of metallographic, metallophysical, tribological investigations of properties of the created coatings and linking of their characteristics with pa-rameters of sedimentation process are described. The possibilities of parameters processes regulation for the purpose of reception of functional materials with the set of physicochemical, mechanical complex and other properties are considered. The issues of development of experimental-industrial technologies Avinit and industrial implementation of the developed technological processes to increase of operational characteristics of aerotechnical products are addressed in detail. Attention is paid to the development prospects of vacuum-plasma nano-technologies Avinit and expansion of these methods applications in mechanical engineering, aviation, power-plant industry, space industry and other fields of science and technology. The book is aimed at specialists working in the field of ion-plasma surface modification of materials and functional coatings application

Understanding Mechanochemical Coupling in Kinesins Using First-Passage Time Processes

Kinesins are processive motor proteins that move along microtubules in a stepwise manner, and their motion is powered by the hydrolysis of ATP. Recent experiments have investigated the coupling between the individual steps of single kinesin molecules and ATP hydrolysis, taking explicitly into account forward steps, backward steps and detachments. A theoretical study of mechanochemical coupling in kinesins, which extends the approach used successfully to describe the dynamics of conventional motor proteins, is presented. The possibility of irreversible detachments of kinesins from the microtubules is also explicitly taken into account. Using the method of first- passage times, experimental data on the mechanochemical coupling in kinesins are fully described using the simplest two-state model. It is shown that the dwell times for the kinesin to move one step forward or backward, or to dissociate irreversibly are the same, although the probabilities of these events are different. It is concluded that the current theoretical view, that only the forward motion of the motor protein molecule is coupled to ATP hydrolysis, is consistent with all available experimental observations for kinesins.Comment: Submitted to Biophysical Journa

The N-ary in the Coal Mine: Avoiding Mixture Model Failure with Proper Validation

Modeling the properties of chemical mixtures is a difficult but important part of any modeling process intended to be applicable to the often messy and impure phenomena of everyday life, including food and environmental safety, healthcare, etc. Part of this difficulty stems from the increased complexity of designing suitable model validation schemes for mixture data, a fact which has been elucidated in previous work only in the case of binary mixture models. We extend these previously defined validation strategies for QSAR modeling of binary mixtures to the more complex case of general, $N$-ary mixtures and argue that these strategies are applicable to many modeling tasks beyond simple chemical mixtures. Additionally, we propose a method of establishing a baseline model performance for each mixture dataset to be in used in model selection comparisons. This baseline is intended to account for the statistical dependence generically present between the properties of mixtures that share constituents. We contend that without such a baseline, estimates of model performance can be dramatically overestimated, and we demonstrate this with multiple case studies using real and simulated data.Comment: 22 pages, 1 figur

Розробка газофазного процесу нанесення молібденових покриттів стосовно деталей агрегато- і двигунобудування

The process of chemical vapor deposition of Mo and Mo-С coatings was studied by means of thermal decomposition of molybdenum hexacarbonyl. The kinetics of the coating growth in the range of 480 °C–540 °C and the pressure in the reaction volume from 9 Pa to 16 Pa were explored. The dependences of coating growth rate, the magnitudes of their microhardness on the parameters of their obtaining, as well as the changes in the morphology of the coating surface, roughness, and structure, were established. The tribological properties of the obtained coatings coupled with bronze Br.Su3H3S20F0.2 were explored at the friction machine 2070 SMT-1 according to the "cube–roller" scheme in a load interval of 0.2–1.4 kN. The lubrication during determining the friction coefficients was carried out by immersion of the movable counter body into a bath with fuel TC-1, GOST 10227-86. It was necessary to conduct such research because there is insufficient information when it comes to the specific equipment and peculiarities of the object onto which a coating is applied.When developing the process of coating application on specific components, techniques, and means to ensure the uniformity of parts heating and precursor feeding to their surface were tested. As a result of the conducted studies, we obtained the regions of parameters of obtaining coatings with different structure, rate, hardness, as well as the patterns of changes in these characteristics at the change of the basic parameters of the process of obtaining such coatings. Depending on application conditions, coatings may have hardness from ~11,000 MPa to 18,000 MPa at a growth rate from 50 μm/h to 170 μm/h. The mean values of the friction coefficient of coatings with different microstructure and microhardness were 0.101 at the load of 0.2 kN and 0.077 at the load of 1.4 kN.Based on the conducted research, it was possible to develop the process of applying the metal and metal-carbide molybdenum-based CVD coatings in regards to the components of the assembly and engine construction, which can serve as the basis for the development of industrial technologiesИсследован процесс газофазного осаждения Мо и Мо-С покрытий путем термического разложения гексакарбонила молибдена. Изучена кинетика роста покрытий в диапазоне 480 °С–540 °С и давлении в реакционной объеме от 9 Па до 16 Па. Установлены зависимости скорости роста покрытий, величины их микротвердости от параметров получения, а также изменения морфологии поверхности покрытий, шероховатости и структуры. Исследованы трибологические свойства полученных покрытий в паре с бронзой Бр.Су3Н3С20Ф0,2 на машине трения 2070 СМТ-1 по схеме «кубик - ролик» в интервале нагрузок 0,2–1,4 кН. Смазка при определении коэффициентов трения осуществлялось методом погружения подвижного контртела в ванночку с топливом ТС-1, ГОСТ 10227-86. Проведение таких исследований было обусловлено недостаточностью данных с привязкой к конкретному оборудования и особенностей объекта, на который наносится покрытие.При разработке процесса нанесения покрытий на конкретные детали отработаны приемы и средства, обеспечивающие равномерность нагрева деталей и подачу прекурсора к их поверхности. В результате проведенных исследований определены области параметров получения покрытий с различной структурой, скоростью, твердостью, а также закономерности изменения этих характеристик при изменении основных параметров процесса получения таких покрытий. В зависимости от условий нанесения покрытия могут иметь твердость от ~ 11000 МПа до 18000 МПа при скорости роста от 50 мкм/ч до170 мкм/ч. Усредненные значения коэффициента трения покрытий с различной микроструктурой и микротвердостью составляли 0,101 при нагрузке 0,2 кН и 0,077 при нагрузке 1,4 кН.На базе проведенных исследований отработан процесс нанесения металлических и металл-карбидных CVD покрытий на основе молибдена относительно деталей агрегато- и двигателестроения, который может служить основой для разработки промышленных технологийДосліджено процес газофазного осадження Мо і Мо-С покриттів шляхом термічного розкладання гексакарбоніла молібдену. Вивчена кінетика росту покриттів в діапазоні 480 °С‒540 °С та тиску в реакційному об’ємі від 9 Па до 16 Па. Встановлені залежності швидкості росту покриттів, величини їх мікротвердості від параметрів отримання, а також зміни морфології поверхні покриттів, шорсткості та структури. Досліджені трибологічні властивості отриманих покриттів в парі з бронзою Бр.Су3Н3С20Ф0,2 на машині тертя 2070 СМТ-1 за схемою «кубик – ролик» в інтервалі навантажень 0,2–1,4 кH. Змащування при визначенні коефіцієнтів тертя здійснювалося методом занурення рухомого контртіла в ванночку з паливом ТС-1, ГОСТ 10227-86. Проведення таких досліджень було обумовлено недостатністю даних з прив’язкою до конкретного обладнання та особливостей об’єкта, на який наноситься покриття.При розробці процесу нанесення покриттів на конкретні деталі відпрацьовані прийоми та засоби, що забезпечують рівномірність нагріву деталей та подачу прекурсору до їх поверхні. В результаті проведених досліджень визначено області параметрів отримання покриттів з різною структурою, швидкістю, твердістю, а також закономірності зміни цих характеристик при зміні основних параметрів процесу отримання таких покриттів. В залежності від умов нанесення покриття можуть мати твердість від ~ 11000 МПа до 18 000 МПа при швидкості росту від 50 мкм/год до170 мкм/год. Усереднені значення коефіцієнта тертя покриттів з різною мікроструктурою і мікротвердістю становили 0,101 при навантаженні 0,2 кН і 0,077 при навантаженні 1,4 кН.На базі проведених досліджень відпрацьований процес нанесення металевих и метал-карбідних CVD покриттів на основі молібдену стосовно деталей агрегато- і двигунобудування, який може служити основою для розробки промислових технологі

Розробка газофазного процесу нанесення молібденових покриттів стосовно деталей агрегато- і двигунобудування

The process of chemical vapor deposition of Mo and Mo-С coatings was studied by means of thermal decomposition of molybdenum hexacarbonyl. The kinetics of the coating growth in the range of 480 °C–540 °C and the pressure in the reaction volume from 9 Pa to 16 Pa were explored. The dependences of coating growth rate, the magnitudes of their microhardness on the parameters of their obtaining, as well as the changes in the morphology of the coating surface, roughness, and structure, were established. The tribological properties of the obtained coatings coupled with bronze Br.Su3H3S20F0.2 were explored at the friction machine 2070 SMT-1 according to the "cube–roller" scheme in a load interval of 0.2–1.4 kN. The lubrication during determining the friction coefficients was carried out by immersion of the movable counter body into a bath with fuel TC-1, GOST 10227-86. It was necessary to conduct such research because there is insufficient information when it comes to the specific equipment and peculiarities of the object onto which a coating is applied.When developing the process of coating application on specific components, techniques, and means to ensure the uniformity of parts heating and precursor feeding to their surface were tested. As a result of the conducted studies, we obtained the regions of parameters of obtaining coatings with different structure, rate, hardness, as well as the patterns of changes in these characteristics at the change of the basic parameters of the process of obtaining such coatings. Depending on application conditions, coatings may have hardness from ~11,000 MPa to 18,000 MPa at a growth rate from 50 μm/h to 170 μm/h. The mean values of the friction coefficient of coatings with different microstructure and microhardness were 0.101 at the load of 0.2 kN and 0.077 at the load of 1.4 kN.Based on the conducted research, it was possible to develop the process of applying the metal and metal-carbide molybdenum-based CVD coatings in regards to the components of the assembly and engine construction, which can serve as the basis for the development of industrial technologiesИсследован процесс газофазного осаждения Мо и Мо-С покрытий путем термического разложения гексакарбонила молибдена. Изучена кинетика роста покрытий в диапазоне 480 °С–540 °С и давлении в реакционной объеме от 9 Па до 16 Па. Установлены зависимости скорости роста покрытий, величины их микротвердости от параметров получения, а также изменения морфологии поверхности покрытий, шероховатости и структуры. Исследованы трибологические свойства полученных покрытий в паре с бронзой Бр.Су3Н3С20Ф0,2 на машине трения 2070 СМТ-1 по схеме «кубик - ролик» в интервале нагрузок 0,2–1,4 кН. Смазка при определении коэффициентов трения осуществлялось методом погружения подвижного контртела в ванночку с топливом ТС-1, ГОСТ 10227-86. Проведение таких исследований было обусловлено недостаточностью данных с привязкой к конкретному оборудования и особенностей объекта, на который наносится покрытие.При разработке процесса нанесения покрытий на конкретные детали отработаны приемы и средства, обеспечивающие равномерность нагрева деталей и подачу прекурсора к их поверхности. В результате проведенных исследований определены области параметров получения покрытий с различной структурой, скоростью, твердостью, а также закономерности изменения этих характеристик при изменении основных параметров процесса получения таких покрытий. В зависимости от условий нанесения покрытия могут иметь твердость от ~ 11000 МПа до 18000 МПа при скорости роста от 50 мкм/ч до170 мкм/ч. Усредненные значения коэффициента трения покрытий с различной микроструктурой и микротвердостью составляли 0,101 при нагрузке 0,2 кН и 0,077 при нагрузке 1,4 кН.На базе проведенных исследований отработан процесс нанесения металлических и металл-карбидных CVD покрытий на основе молибдена относительно деталей агрегато- и двигателестроения, который может служить основой для разработки промышленных технологийДосліджено процес газофазного осадження Мо і Мо-С покриттів шляхом термічного розкладання гексакарбоніла молібдену. Вивчена кінетика росту покриттів в діапазоні 480 °С‒540 °С та тиску в реакційному об’ємі від 9 Па до 16 Па. Встановлені залежності швидкості росту покриттів, величини їх мікротвердості від параметрів отримання, а також зміни морфології поверхні покриттів, шорсткості та структури. Досліджені трибологічні властивості отриманих покриттів в парі з бронзою Бр.Су3Н3С20Ф0,2 на машині тертя 2070 СМТ-1 за схемою «кубик – ролик» в інтервалі навантажень 0,2–1,4 кH. Змащування при визначенні коефіцієнтів тертя здійснювалося методом занурення рухомого контртіла в ванночку з паливом ТС-1, ГОСТ 10227-86. Проведення таких досліджень було обумовлено недостатністю даних з прив’язкою до конкретного обладнання та особливостей об’єкта, на який наноситься покриття.При розробці процесу нанесення покриттів на конкретні деталі відпрацьовані прийоми та засоби, що забезпечують рівномірність нагріву деталей та подачу прекурсору до їх поверхні. В результаті проведених досліджень визначено області параметрів отримання покриттів з різною структурою, швидкістю, твердістю, а також закономірності зміни цих характеристик при зміні основних параметрів процесу отримання таких покриттів. В залежності від умов нанесення покриття можуть мати твердість від ~ 11000 МПа до 18 000 МПа при швидкості росту від 50 мкм/год до170 мкм/год. Усереднені значення коефіцієнта тертя покриттів з різною мікроструктурою і мікротвердістю становили 0,101 при навантаженні 0,2 кН і 0,077 при навантаженні 1,4 кН.На базі проведених досліджень відпрацьований процес нанесення металевих и метал-карбідних CVD покриттів на основі молібдену стосовно деталей агрегато- і двигунобудування, який може служити основою для розробки промислових технологі

A novel method for comparison of arterial remodeling in hypertension: Quantification of arterial trees and recognition of remodeling patterns on histological sections

Remodeling of spatially heterogeneous arterial trees is routinely quantified on tissue sections by averaging linear dimensions, with lack of comparison between different organs and models. The impact of experimental models or hypertension treatment modalities on organ-specific vascular remodeling remains undefined. A wide variety of arterial remodeling types has been demonstrated for hypertensive models, which include differences across organs. The purpose of this study was to reassess methods for measurement of arterial remodeling and to establish a morphometric algorithm for standard and comparable quantification of vascular remodeling in hypertension in different vascular beds. We performed a novel and comprehensive morphometric analysis of terminal arteries in the brain, heart, lung, liver, kidney, spleen, stomach, intestine, skin, skeletal muscle, and adrenal glands of control and Goldblatt hypertensive rats on routinely processed tissue sections. Mean dimensions were highly variable but grouping them into sequential 5 μm intervals permitted creation of reliable linear regression equations and complex profiles. Averaged arterial dimensions demonstrated seven remodeling patterns that were distinct from conventional inward-outward and hypertrophic-eutrophic definitions. Numerical modeling predicted at least nineteen variants of arterial spatial conformations. Recognition of remodeling variants was not possible using averaged dimensions, their ratios, or the remodeling and growth indices. To distinguish remodeling patterns, a three dimensional modeling was established and tested. The proposed algorithm permits quantitative analysis of arterial remodeling in different organs and may be applicable for comparative studies between animal hypertensive models and human hypertension. Arterial wall tapering is the most important factor to consider in arterial morphometry, while perfusion fixation with vessel relaxation is not necessary. Terminal arteries in organs undergo the same remodeling pattern in Goldblatt rats, except for organs with hemodynamics affected by the arterial clip. The existing remodeling nomenclature should be replaced by a numerical classification applicable to any type of arterial remodeling

RoBUTCHER: A novel robotic meat factory cell platform

publishedVersio