Модификация ускоренной термостабилизации полиакрилонитрильных волокон созданием градиента концентрации кислорода при получении углеродного волокна

Objectives. The work set out to modify the technology of accelerated thermal stabilization of polyacrylonitrile (PAN) fibers used in the production of high-strength carbon fibers by reducing the formation of a heterophase core–shell structure to create an oxygen concentration gradient in heat treatment furnaces while maintaining a total thermal stabilization time of 30 min. The optimized process conditions led to milder thermal stabilization conditions, reducing both the final heat treatment temperature and the temperature difference between the thermal stabilization zones while simultaneously maintaining the target volume density parameter with respect to the previously developed accelerated thermal stabilization technology.Methods. The thermal stabilization study of an industrially produced 12S precursor under different conditions on an experimental carbon fiber production line included measurement of bulk density, analysis of the thermal effects of the oxidation reaction by differential scanning calorimetry (DSC), and a study of micrographs of the resulting samples.Results. The optimum process of thermal stabilization of PAN fiber was determined in four stabilization zones using selected compositions. The formation of the core–shell structure is significantly reduced when the target volume density and DSC thermal oxidation reaction effect of the stabilized polymer fiber are achieved in a given time (30 min).Conclusions. The resulting technology regime is promising for the production of high strength (4.5 GPa, 4.9 GPa) PAN fibers at a reduced cost. While maintaining the total thermal stabilization time of PAN at the level of 30 min, which is three times less than the industrial processes used, it was possible to reduce the formation of a heterophase structure, as well as lowering the final processing temperature and reducing the temperature difference between the stabilization zones. This is promising in terms of a positive effect on the stability and safety of the industrial process, as well as ensuring the quality of the obtained products.Цели. Модифицировать технологию ускоренной термостабилизации полиакрилонитрильного (ПАН) волокна при производстве высокопрочных углеродных волокон, при помощи которой удастся уменьшить образование гетерофазной структуры «ядро–оболочка» путем создания градиента концентрации кислорода в печах термообработки при сохранении общего времени термостабилизации ПАН (30 мин); оптимизировать процесс на основании предлагаемого режима с целью получения более мягких условий термостабилизации: снижения конечной температуры термообработки и разницы температур между зонами термостабилизации при сохранении целевого параметра объемной плотности (относительно ранее разработанной технологии ускоренной термостабилизации).Методы. Термостабилизация промышленно выпускаемого прекурсора марки 12S в различных условиях на опытной линии получения углеродных волокон, последующее измерение объемной плотности, анализ тепловых эффектов реакции окисления методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и изучение микрофотографий шлифов получаемых образцов.Результаты. Определен оптимальный процесс термостабилизации ПАН волокна в 4 зонах стабилизации с использованием подобранных составов, при котором существенно снижается образование структуры «ядро–оболочка» при достижении целевой объемной плотности и теплового эффекта реакции окисления ДСК стабилизируемого полимерного волокна за установленное время (30 мин).Выводы. Полученный технологический режим является перспективным для получения высокопрочных (4.5 ГПа, 4.9 ГПа) ПАН волокон со сниженной себестоимостью. При сохранении общего времени термостабилизации ПАН на уровне 30 мин, что в 3 раза меньше используемых промышленных процессов, удалось снизить образование гетерофазной структуры, уменьшить конечную температуру обработки и снизить перепад температур между зонами стабилизации, что должно положительно сказаться на стабильности и безопасности ведения промышленного процесса и качестве получаемой продукции

Cognitive neural prosthetics – the way from experiment to clinical application

Accepted: September 3, 2021. Objective of this review is to highlight some aspects of the development and use of cognitive neuroprostheses, such as the technological background for their developing and key modern projects in this field. The literature sources were analyzed and the place of neuroprostheses among other artificial organs and tissues, which are under development or already used in clinical practice, was defined. The main principles of their implementation, structural elements and operating conditions were described. Also, this review presents some examples of diseases which can be corrected by cognitive neuroprostheses. The mechanisms of compensation for the functions of the damaged brain structures when using neuroprostheses are described on the basis of the principles of their interaction with biological neural networks. Descriptions of advanced developments that are currently relevant are given. Moreover, information is provided on the protocols and results of tests on animals and humans of the artificial hippocampus, as well as the results of testing a prosthesis that allows restoring the functions of the prefrontal cortex in animals. The examples considered in the review allow us to conclude that cognitive neuroprostheses are not just a hypothetic concept. They are implemented as specialized experimental solutions for practical clinical issues. Currently, the greatest success has been achieved in restoring the hippocampus functions

Fabrication and Characterization of Borosilicate Glasses Containing Alpha-Radionuclides and Silver From Conversion and Mixed-Oxide Facilities Proposed for Russia

Liquid and solid radioactive wastes are formed during conversion of plutonium metal to oxide and during fabrication of weapons-grade plutonium into mixed-oxide (MOX) fuel. In Russia, these wastes are to be processed for disposition by immobilization in either borosilicate glass or cement matrices depending upon the waste stream-specific radionuclide contents. Vitrification is planned for the liquid high-level waste raffinate stream containing the bulk of the Am-241 produced from Pu-241 decay. Previous work on the Russian MOX Fuel Fabrication Facility (R-MFFF) by the Public Joint Stock Corporation (TVEL) [1] showed that this waste stream may contain significant amounts of silver derived from the electrochemical dissolution of PuO2 using a Ag(II) catalyst. The work reported here further investigated silver solubility limits, which, if exceeded in a production glass melter, allow discrete silver grains to form in the glass and also deposit over time on the bottom of a joule-heated ceramic melter. In melters with immersed electrodes, such as the Russian EP-100 for phosphate glasses or the US Duratek DP-100 type melters for borosilicate glasses that are being considered for use at the Siberian Chemical Combine (SCC) Tomsk site, the undissolved silver could cause a short circuit and an unacceptable production melter failure. The silver solubility limit of 3.85 wt% Ag{sub 2}O in liquid, alpha-bearing wastes determined in this work will guide the production scale use of borosilicate glass compositions, and effectively increase the capacity of the ceramic melters and reduce the total volume of solidified vitrified wastes at SCC Tomsk that require storage prior to geologic disposal

ПРОЯВЛЕНИЯ МЕДЛЕННЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ВОЛН В СЕЙСМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЯХ СЕВЕРНОЙ ОКРАИНЫ АМУРСКОЙ ПЛИТЫ

The interaction between the Amur, Pacific and Eurasian tectonic plates initiates seismic activity at the plate margins as well as in the plate periphery, as evidenced by intracontinental earthquakes. In the Amur plate, the dynamics of intercontinental seismicity is controlled by deformation wave fronts comprising a regular pattern of equidistant zones [Sherman, 2013]. According to [Trofimenko et al., 2015a, 2015b, 2016], maximum values of seismic activity in the range of magnitudes 2≤M≤4 also form a sequence of spatial cells in the form of seismic clusters from the east (Sakhalin – Sakh) to the west (the western boundary of the Baikal rift zone – BRZ ) (Fig. 1). One of the main characteristics of the seismic process is seismic activity migration given as sequential activation of seismogenic structures within the seismically active zones and on the global scale [Vikulin et al., 2012; Khain, Khalilov, 2008]. Direct observations show that crust deformation migrates from the Japan-Kuril-Kamchatka subduction zone towards the continent, and the estimated migration rates range from 10 to 140 km per year (e.g. [Ishii et al., 1978; Kasahara, 1979; Harada et al., 2003; Yoshioka et al., 2015]). In the Baikal and Amur regions (107–140°E), the fronts of deformation waves migrate at a rate of 5–20 km per year [Sherman, 2007, 2013]. Considering the order of magnitude, this rate is comparable to the rates of crust deformation migration from the Japan-Kuril-Kamchatka zone (10–100 km per year). Our studies show that the sequential activation of the seismic clusters in the northeastern segment of the Amur plate (Sakh – TanLu – Al-St) occurs at a rate of 1000 km per year [Trofimenko et al., 2015a] (Fig. 1). In the meridional tectonic structures, the shifting chains of maximum seismicity values are sequentially replaced by minimum values (i.e. inversion zones). Based on the spatial cycles with the phase shift of the maximum seismic activity values at the rate of 1000 km per year, it is possible to represent the dynamics of seismicity in the form of a process initiated by long-period stress waves/deformations. According to [Mogi, 1968; Kasahara, 1979; Malamud, Nikolaevskii, 1989; Saprygin et al., 1997; Harada et al., 2003; Bykov, 2005, 2014; Sherman, 2007, 2013, 2014; Milyukov et al., 2013], slow deformation waves of the global and regional scale are generated at the margins of lithospheric plates. Under this concept, the migration rate of seismic activity and the spatial extent of seismic cycles can be identified as the velocity and length of deformation waves. Using the data on seismicity of the most active region of the Baikal rift zone – the northwestern segment of the Amur plate, we have studied the periodic components of seismicity along the entire northern boundary of the Amur plate. An indirect evidence of the existence of deformation waves is the migration of anomalies of geophysical fields and its correlation with the migration of seismic activity. The space-time anomalies of the magnetic and gravity fields were studied in the South Yakutian geodynamic polygon [Trofimenko, 1990; Trofimenko, Grib, 2003, 2016], and the indicators of deformation waves were revealed in the seismic regime and the geophysical fields at the northern margin of the Amur plate. The sequential manifestation of anomalies in the magnetic and gravity fields is associated with the activation of latitudinal tectonic structures. Our estimations show that the geophysical anomalies migrate at different rates, from 100 to 1000 km per year. Based on the results obtained in our study and their comparison with other available data, the dynamics of seismicity along the northern margin of the Amur plate is identified as a wave process.Взаимодействие Амурской плиты с Тихоокеанской и Евразийской тектоническими плитами инициирует сейсмическую активность как на ее границах, так и на периферии в виде внутриконтинентальных землетрясений. Динамика внутриконтинентальной сейсмичности Амурской плиты контролируется фронтами деформационных волн, которые образуют регулярную последовательность равноотстоящих зон [Sherman, 2013]. В работах [Trofimenko et al., 2015a, 2015b, 2016] показано, что максимумы сейсмической активности в интервале магнитуд 2≤М≤4 также образуют последовательность пространственных ячеек в виде сейсмических кластеров в направлении с востока (Сахалин – Sakh) на запад (западная граница Байкальской рифтовой зоны – BRZ) (рис. 1). Одной из основных характеристик сейсмического процесса является миграция сейсмической активности в виде последовательной активизации сейсмогенных структур как в пределах выбранных сейсмоактивных зон, так и в глобальном масштабе Земли [Vikulin et al., 2012; Khain, Khalilov, 2008]. Кроме того, прямыми наблюдениями была зафиксирована миграция деформаций земной коры из Японо-Курило-Камчатской зоны субдукции в сторону континента, ее скорость оценивается в 10–140 км/год (например [Ishii et al., 1978; Kasahara, 1979; Harada et al., 2003; Yoshioka et al., 2015]). На территории Прибайкалья и Приамурья (107–140 °E) скорость перемещения фронтов деформационных волн составляет 5–20 км/год [Sherman, 2007, 2013] и по порядку величины сравнима со скоростью миграции деформаций земной коры (10–100 км/год) из ЯпонскоКурило-Камчатской зоны. Наши исследования показывают, что последовательная активизация сейсмических кластеров в пределах северо-восточного сегмента Амурской плиты (Sakh – Tan-Lu – Al-St) происходит со скоростью 1000 км/год [Trofimenko et al., 2015a] (рис. 1). Установлено, что в меридиональных тектонических структурах цепочки смещения максимумов сейсмичности последовательно сменяются минимумами в виде зон инверсии. Пространственные циклы с фазовым смещением максимумов сейсмической активности со скоростью 1000 км/год дают возможность представить динамику сейсмичности в виде процесса, инициированного длиннопериодными волнами напряжений (деформаций). В рамках концепции медленных деформационных волн глобального и регионального масштаба, которые генерируются на границах литосферных плит [Mogi, 1968; Kasahara, 1979; Malamud, Nikolaevskii, 1989; Saprygin et al., 1997; Harada et al., 2003; Bykov, 2005, 2014; Sherman, 2007, 2013, 2014; Milyukov et al., 2013], скорость миграции сейсмической активности и пространственную протяженность сейсмических циклов можно идентифицировать как скорость и длину деформационных волн. Привлечение материалов по сейсмичности наиболее активной области Байкальской рифтовой зоны – северо-западного сегмента Амурской плиты – позволило получить новые результаты о периодических компонентах сейсмичности вдоль всей северной границы Амурской плиты. Косвенными доказательствами существования деформационных волн служит миграция аномалий геофизических полей и ее корреляция с миграцией сейсмической активности. Исследования пространственно-временных аномалий магнитного поля и поля силы тяжести на геодинамическом полигоне Южной Якутии [Trofimenko, 1990; Trofimenko, Grib, 2003, 2016] позволили зафиксировать проявления признаков деформационных волн в сейсмическом режиме и геофизических полях северной окраины Амурской плиты. Последовательное проявление аномалий в магнитном и гравитационном поле ассоциировано с активизацией широтных тектонических структур. Установлено, что миграция геофизических аномалий происходит с различной скоростью – от 100 до 1000 км/год. Полученные в нашем исследовании результаты и их сопоставление с известными данными дают возможность идентифицировать динамику сейсмичности вдоль северной границы Амурской плиты как волновой процесс

Direct characterization of circulating DNA in blood plasma using μLAS technology

Circulating cell-free DNA (cfDNA) is a powerful cancer biomarker for establishing targeted therapies or monitoring patients' treatment. However, current cfDNA characterization is severely limited by its low concentration, requiring the extensive use of amplification techniques. Here we report that the μLAS technology allows us to quantitatively characterize the size distribution of purified cfDNA in a few minutes, even when its concentration is as low as 1 pg/μL. Moreover, we show that DNA profiles can be directly measured in blood plasma with a minimal conditioning process to speed up considerably speed up the cfDNA analytical chain

Схемотехническое моделирование нагрева подвижным источником тепла

Балан А. С. Схемотехническое моделирование нагрева подвижным источником тепла / А.С. Балан, В. В. Симонов, Е. Г. Трофименко // Моделирование в прикладных научных исследованиях : материалы VIII семинара. – Одесса : ОГПУ, 2001. – С. 42-45

Subclinical markers of liver damage in patients with arterial hypertension and obesity

Aim. To investigate the possibility of preclinical detection of liver damage in patients with hypertension and obesity. Materials and methods. The study included 168 patients with hypertension aged 30 to 60 years. All patients underwent general clinical and laboratory-instrumental examination, including ultrasound of the abdominal organs with Doppler assessment of blood flow and determination of markers such as ALT, AST, TG, lipid profile indicators at inclusion, after a month, three months and nine months. Results. Depending on the presence of obesity, all patients with hypertension were divided into two groups. Obese patients had a statistically significant increase in office blood pressure, FSI, the ratio of TG and LDL-C to HDL-C, a more significant higher average levels of glucose, TG and ALT levels, as well as impaired hepatic blood flow according to ultrasound. Conclusion. Indicators of FSI, ALT/AST ratio, ratio of TG and LDL-С to HDL-C as well as assessment of hepatic blood flow indicators can be used for early diagnosis of nonalcoholic fatty liver disease, as they predict liver steatosis

Автоматизированное проектирование процесса заполнения литейной формы

Балан С. А. Автоматизированное проектирование процесса заполнения литейной формы / С. А. Балан, Т. В. Лысенко, Е. Г. Трофименко // Моделирование в прикладных научных исследованиях : материалы VII семинара. – Одесса : ОГПУ, 2000. – С. 45-47

Capsule Endoscopy for the Diagnosis of Suspected Small Bowel Bleeding

This review discusses the role of capsule endoscopy in diagnosing suspected small bowel bleeding and compares guidelines of the European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE), the American College of Gastroenterology (ACG), the American Society for Gastrointestinal Endoscopy (ASGE), the Canadian Association of Gastroenterology (CAG), and the consensus document of 4 Japanese medical societies. European and North American experts recommend capsule endoscopy as a first-line diagnostic modality for suspected small bowel bleeding without life-threatening signs in adult patients when ileocolonoscopy and esophagogastroduodenoscopy failed to be informative. Japanese experts, on the contrary, prefer cross-sectional imaging “from the chest to the pelvis” and consider capsule endoscopy as an alternative

Об одном методе решения задачи оптимизации

Балан С. А. Об одном методе решения задачи оптимизации / С. А. Балан, В. В. Новиков, Т. П. Становская, Е. Г. Трофименко // Моделирование в прикладных научных исследованиях : материалы VIII семинара. – Одесса : ОГПУ, 2001. – С. 62-66