В НУК "Э" выполняются проекты при поддержке РНФ

Сотрудниками кафедры Э4 под руководством профессора, д.т.н. Жердева А.А. при поддержке РНФ (проект 22-19-00018) в 2022 году начато исследование "Разработка научных основ повышения эффективности процессов тепло- и массообмена многокомпонентных текущих сред в условиях низких температур". Основная научная проблема, на решение которой направлен данный проект заключается в недостатке знаний об особенностях и, следовательно, путях совершенствования организации процессов тепло- и массообмена в текучих средах, находящихся в рабочем режиме в условиях низких температур. В рамках настоящего проекта будет выполнено комплексное исследование (параллельное развитие линейно независимых тематик). Первая группа – многокомпонентные рабочие тела, не относящиеся непосредственно к низкотемпературному оборудованию (например, тепло- и массообмен вихревого эффекта для очистки природного газа в условиях низких температур, тепло- и массообмен при адсорбции для задач осушки сжатого воздуха до низких значений температуры точки росы). Вторая группа – тепло- и массообмен в контуре хладагента (например, задача регулирования состава хладагентов для ожижения природного газа). Третья группа – тепло- и массообмен в контуре хладоносителя (например, методы получения бинарного льда, модификация состава хладоносителя наночастицами для повышения энергетической эффективности). Четвертая группа – тепло- и массообмен в разомкнутом цикле (например, задача общего терапевтического охлаждения в открытом в атмосферу исполнительном устройстве при температуре охлаждающего газа до -130 гр. С). Особо актуальной рассматриваемая проблема становится в связи с произошедшим значительным развитием информационных технологий, которое открывает новые возможности и новые задачи по управлению процессами тепло- и массообмена в их динамике для повышения их точности (где это необходимо) и снижения энергопотребления, что является основой для разработки высокоэффективных тепло- и массообменных систем нового поколения.  Планируемая научная новизна результатов исследований имеет два уровня: конкретные результаты и их сводный анализ. Первый – новые знания в определенных направлениях исследований (конкретная объективная информация о протекании процессов тепло- и массообмена в условиях низких температур, на основе которой возможно выделить определенные зависимости, характерные критерии, пороговые значения, корреляции, а также технические решения и концепции). Второй – новые знания, обобщение, вклад в развитие теории тепло- и массообмена в условиях низких температур, исходя из системного анализа данных и ранее полученных знаний, новые знания для методологии, принципов проектирования оборудования.

 Сотрудниками кафедры под руководством профессора, д.т.н. Цыганова Д.И. при поддержке РНФ (проект 21-19-00676) в 2021 году начато исследование "Теоретические и экспериментальные основы прецизионного обеспечения локального низкотемпературного воздействия на биоткани". Проект направлен на проведение поискового исследования в области процессов теплообмена при проведении локального низкотемпературного воздействия на биоткани для решения задачи трансформации подходов к его обеспечению к уровню высокоточного (прецизионного) достижения цели воздействия. Основная научная проблема, на решение которой направлен данный проект заключается в отсутствии теоретически и экспериментально полученных знаний о теплофизике процессов низкотемпературных воздействий на объекты охлаждения сложной внутренней структуры со строгими ограничениями по динамике изменения температурных полей, необходимых для формирования научных основ создания систем прецизионного локального низкотемпературного воздействия на биологические ткани. В рамках выполнения проекта было подготовлено 2 публикации в ведущих мировых научных журналах (International Journal of Refrigeration, Cryobiology).

Сотрудниками кафедр Э4 и Э6 под руководством к.т.н. Шакурова А.В. и к.т.н. Скрябина А.С. при поддержке РНФ (проект 20-79-10190) с 2020 г. проводится исследование "Разработка научных основ создания биосовместимых керамико-металлических структур и исследование методов воздействия на них с целью стимулирования приживаемости в организме". Основная научная проблема, на решение которой направлен данный проект, заключается в разработке и исследовании неконсолидированных медицинских материалов на основе функциональных биокерамических покрытий, стимулирующих остеоинтеграцию имплантов. В качестве таких имплантов рассматриваются хирургические пины из титана и его сплавов (как модель хирургического крепежа), титановые мембраны, а также перспективные углеродные композиты (для замещения дефектов костной ткани). Получение пористых оксидных покрытий на титане проводится методом микродугового оксидирования (МДО), а нанесение кальций фосфатов – методом детонационного напыления. Кроме того, в проекте проводится исследование методов криовоздействия дефекты кости и на вживленные импланты с целью стимуляции их приживаемости. Научные результаты проекта состоят, во-первых, в установлении особенностей физико-химических процессов формирования биокерамических покрытий с помощью указанных методов, а также в изучении биологических процессов «отклика» на физические воздействия в области имплантированных структур. Результаты работы должны стать основой для формирования наиболее полной научной картины процессов при получении биокерамических покрытий предложенными методами (с установлением степени влияния процессов на свойства), а также получения новых данных о методах стимуляции биологического ответа в организме реципиента с помощью физических методов. В рамках проекта в 2022 году подготовлены статьи в журналах "Медицинская техника", "Journal of Thermal Biology" и "ACS Biomaterials".