Hebebrand, Johannes

Herpertz-Dahlmann, Beate

Никитин, Дмитрий Сергеевич

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

39 DMS предоставляет полную функциональность для оптимиза-ции городских распределительных сетей.  Программное обеспечение обеспечивает диспетчеров, инжене-ров инструментом визуализации данных по ведению режима работы сети. DMS имеет инструменты для поддержки соотношения вольт/var, которые позволяют оптимизировать напряжение на основе реагирова-ния на спрос потребителей.  DMS поддерживает краткосрочные, среднесрочные и долго-срочное планирование, а также позволяет обеспечить обучение дис-петчеров, которые работают в распределительной сети.  ЛИТЕРАТУРА:  1. Vargas, A.; Samper, M.E. Real-time monitoring and economic dis-patch of smart distribution grids: High performance algorithms for DMS applications. IEEE Trans. Smart Gird 2012, 3, р.866–877.  Научный руководитель: Ю.П. Кубарьков, д.т.н., профессор СамГТУ.  УПРАВЛЯЕМЫЙ СИНТЕЗ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ В ГИПЕРСКОРОСТНОЙ СТРУЕ УГЛЕРОДНОЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ  Д.С. Никитин Томский политехнический университет ЭНИН, ЭПП  Карбид кремния (SiC) является единственным соединением в системе углерод-азот. Он вызывает интерес у исследователей уже бо-лее века с момента первого успешного искусственного синтеза в гра-фитовой электропечи американским изобрететелем Э. Ачесоном бла-годаря наличию у керамики на его основе целого спектра уникальных свойств: сверхтвердость, высокая теплопроводность, низкий коэффи-циент теплового расширения, высокая ширина запрещенной зоны, стойкость к окислительной среде и радиационному излучению [1]. Се-годня наиболее активно происходит исследование полупроводнико-вых характеристик карбида кремния с целью создания на его основе устройств силовой, высокочастотной и высокотемпературной элек-троники [2]. Высокое внимание уделяется созданию и развитию спо-40 собов синтеза наноразмерного карбида кремния в различных его фор-мах, а также исследованию и применению его свойств [3], что обу-словлено возможностью получения разнообразной конструкционной и функциональной керамики с высоким уровнем физико-химических и физико-механических характеристик. В работе [4] показана возможность прямого плазмодинамиче-ского синтеза и получения нанодисперсного порошка карбида крем-ния кубической сингонии. В основе технологии лежит проведение синтеза в гиперскоростной струе углерод-кремниевой электроразряд-ной плазмы, воздействующей на медную преграду. В настоящей рабо-те анализируются возможные пути управления фазовым и грануло-метрическим составом синтезируемого продукта. Гиперскоростная струя плазмы генерируется импульсной силь-ноточной установкой – коаксиальным магнитоплазменным ускорите-лем (КМПУ) с графитовыми ускорительным каналом и центральным электродом [5]. Электропитание ускорителя осуществляется от ем-костного накопителя энергии (ЕНЭ) с емкостью конденсаторов C=6 мФ. Накапливаемая энергия Wc изменялась за счет изменения заряд-ного напряжения Uзар от 2,0 кВ до 3,5 кВ. В качестве прекурсоров синтеза использовались нанодисперс-ный углерод и микронный порошок кристаллического кремния, смесь которых массой 1,0 г в соотношении, близком к стехиометрическому, закладывалась в канал формирования плазменной структуры. Прове-дено четыре эксперимента при разном напряжении ЕНЭ, средние зна-чения энергетических параметров которых приведены в таблице 1. Плазменные выстрелы производились в герметичный объем ци-линдрической камеры-реактора, заполненной аргоном при нормаль-ном давлении и комнатной температуре. Плазменная струя воздей-ствовала на нормально установленную медную преграду на расстоя-нии 23 мм от среза ускорительного канала. Порошкообразный про-дукт синтеза серого цвета собирался со стенки камеры-реактора после полного осаждения взвешенных частиц. Табл. 1. Основные параметры экспериментов Номер экс-периментов Энергетические параметры Uзар, кВ Im, кА Um, кВ Pm, кВт Wc, кДж W, кДж 1 2,0 65 1,0 65 12,0 10,5 2 2,5 76 1,1 76 18,8 13,0 3 3,0 98 1,3 123 27,0 19,0 4 3,5 111 1,8 204 36,8 29,7 Синтезированные в экспериментах порошкообразные продукты исследовались без предварительной подготовки следующими метода-41 ми: рентгеновской дифрактометрии (XRD) на дифрактометре Shimadzu XRD 6000 (CuKα-излучение). Данные XRD-исследований представлены дифрактограммами на рисунке 1 и результатами структурно-фазового анализа, приведен-ными в таблице 2. Анализ проведен с использованием программ Powder Cell 2.4 и базы структурных данных PDF 4+. Характер XRD-картин и совокупность когерентных рефлексов различной интенсив-ности показывают практическое отсутствие в продукте синтеза рент-геноаморфной составляющей и свидетельствуют о присутствии не-скольких кристаллических фаз, одних во всех четырех случаях. Компьютерные расчеты показали, что во всех случаях продукт плазмодинамического синтеза состоит из четырех кристаллических фаз, кристаллографические параметры которых наиболее точно соот-ветствуют следующим структурным моделям: кубический карбид кремния β-SiC, пространственная группа (space group) SPGR – F-43m {216}; кубический кремния cSi, SPGR – F-43/d-32/m {227}; графит gC, SPGR – P6-3mc {186}; углеродные луковичные структуры C-Onions, SPGR – P6-3mc {186}. ►►■ ■►►►012345620 30 40 50 60 70 2Θ, deg● ■Intensity, 103● 002 ■ 111► 111► 200■ 220■ 311► 220■ 400► 311► 222▲- SiC, ● - C, ■ - Si30 кДж 13 кДж Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы продуктов синтеза Табл. 2. Данные рентгеновской дифрактомерии Фаза W, кДж  SiC Si C 1. 10,5 кДж Содержание, % 60,0 24,0 16,0 ОКР, нм 35 20 10 2. 13,0 кДж Содержание, % 73,0 21,0 6,0 ОКР, нм 70 80 20 3. 19,0 кДж Содержание, % 80,0 13,0 7,0 ОКР, нм 75 65 35 4. 29,7 кДж Содержание, % 90,0 2,5 7,5 ОКР, нм 90 40 20 42 Согласно расчетным данным (таблица 2), наибольшее массовое содержание в продукте имеет фаза кубического карбида кремния. Причем с увеличением подводимой к ускорителю энергии W проис-ходит существенное повышение содержания SiC за счет снижения со-держания кристаллического кремния, т.е. более эффективное карби-дообразование. Однако при этом содержание углеродных фаз в про-дукте не уменьшается в диапазоне W от 13,5 кДж до 29,7 кДж. Это объясняется закономерным увеличением количества углерода, эроди-руемого с поверхностей графитового центрального электрода и уско-рительного канала при увеличении тока, мощности и подведенной энергии ускоряемого сильноточного разряда (таблица 1). Кроме того, оценочные расчеты показывают устойчивую тенденцию роста сред-них размеров областей когерентного рассеяния (ОКР), что говорит о увеличении размеров кристаллитов продукта синтеза. Повышение энергетики процесса обеспечивает увеличение P,t параметров плазмы в ускорительном канале, более полную ионизацию прекурсоров и участие их в плазмохимическом образовании карбида кремния. В то же время повышаются P,t-параметры и в индуцирован-ном у медной преграды скачке уплотнения, где скорость массоперено-са становится дозвуковой, замедляется теплоотвод от массы жидко-фазного продукта синтеза, повышается длительность этапа кристалли-зации и роста кристаллитов распыляемого материала. На основании представленных данных можно заключить, что плазмодинамический метод обеспечивает реализацию прямого синте-за и получения ультрадисперсного кубического карбида кремния β-SiC. Экспериментально установлено увеличение среднего размера кристаллитов и содержания карбида кремния с ростом подводимой к ускорителю энергии в условиях воздействия гиперзвуковой струи на медную преграду.  ЛИТЕРАТУРА:  1. Abderrazak H., Hmida E.S. Silicon Carbide: Synthesis and Proper-ties, in: Prop. Appl. Silicon Carbide. – London: InTech, 2011. – P. 361-389. 2. Levinshtein M.E., Rumyantsev S.L., Shur M.S. Properties of Ad-vanced Semiconductor Materials GaN, AlN, SiC, BN, SiC, SiGe. – New York: John Wiley & Sons, Inc, 2001. – 216 p. 3. Wu R., Zhou K., Yue C.Y., Wei J., Pan Y. Recent progress in syn-thesis, properties and potential applications of SiC nanomaterials. – Prog. Mater. Sci. – 2015. – V. 72. – P. 1-60. 43 4. Sivkov A.A., Nikitin D.S., Pak A.Y., Rakhmatullin I.A. Direct plas-madynamic synthesis of ultradisperse silicon carbide. – Tech. Phys. Lett. – 2013. – V.39. – P. 105-107. 5. Пат. 2431947 РФ. H05H 11/00, F41B 6/00. Коаксиальный ускори-тель / Сивков А.А., Пак А.Я. Заявлено 30.04.2010; Опубл. 20.10.2011.  Научный руководитель: А.А. Сивков, д.т.н., с.н.с., профессор, каф. ЭПП ЭНИН ТПУ.  РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТА УМНОГО ДОМА  С.В. Бабурин, Ю.П. Еронин, С.Д. Щипунов Сибирский федеральный университет  В работе представлены результаты разработки студенческого проекта по созданию элемента "умного дома", целью которого явля-лось создание устройства для мониторинга и контроля работы отдель-ных бытовых электроприборов. Технология «Умный дом» – это интеллектуальная система управления домом, обеспечивающая автоматическую и согласован-ную работу всех систем жизнеобеспечения и безопасности. Такая си-стема самостоятельно распознает изменения в помещении и реагирует на них соответствующим образом. Основной особенностью такой технологии является объединение отдельных подсистем и устройств в единый комплекс, управляемый при помощи автоматики – различных контроллеров и серверов.  Программное обеспечение контроллеров или сервера позволяет контролировать климат (поддерживать установленный уровень тем-пературы и влажности в том или ином помещении), водоснабжение (контроль состояния труб или давления в них), управлять освещением в здании, устанавливать параметры безопасности (постановка и сня-тие с охраны по определенному сценарию реакции систем) и развле-каться, при этом не прилагая особых усилий. В помещениях устанав-ливается контрольное оборудование, передающее информацию на главный модуль или контроллер, который изменяет «параметры» дома в зависимости от внешних условий и заданных параметров. Для лучшего ресурсосбережения и повышения комфорта не обя-зательно устанавливать дорогие системы, которые будут контролиро-вать весь дом. Порой достаточно иметь возможность контролировать работу всего нескольких устройств в доме: например удалённо вклю-

Управляемый синтез ультрадисперсного карбида кремния в гиперскоростной струе углеродной электроразрядной плазмы

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications