Исследован процесс образования углеродных нанотрубок, наночастиц металлов и их оксидов в пропан-кислородном противоточном диффузионном канале. Разработаны и изготовлены лабораторная и пилотная установки. Изучены характеристики пламени и условия синтеза. Отработано 2 способа ввода катализатора в объем пламени в виде каталитических подложек (железо и нихром) и в виде металлсодержащего реагента (Fe(CO)[5] и 20 %-ный спиртовый раствор Ni(NO[3])[2]x6H[2]). Применены 2 системы ввода в пламя с использованием барбатера и аэрозольного распыления. Рассмотрено влияние концентрации инертного газа в потоках топлива и окислителя на профили температур пламени. Определены режимы синтеза в макроскопических количествах углеродных нанотрубок, наночастиц оксидов железа и никеля. Синтезированы наночастицы никеля, покрытые оболочкой углерода. Создан двухстадийный метод очистки наноматериалов от побочных продуктов.

Исследовано математическое моделирование процессов горения углеводородов в различных устройствах техники. Разработаны фундаментальные основы теории турбулентного горения углеводородов, включающие развитие теории турбулентного тепло- и массопереноса, построение модели диффузионного турбулентного горения, апробацию разработанного метода на примере построения модели факела горения пропана. Получены новые положения статистической теории турбулентного горения и обоснован новый метод моделирования, позволяющий строить более детальные, точные и эффективные модели турбулентных течений с химическими превращениями.

Исследованы продукты СВ-синтеза, фазовый состав, микроструктура, электрофизические характеристики, макрокинетические закономерности горения. Установлено, что проведение СВ-синтеза в системах Al-MeO[2]-C, в атмосфере азота с галогенсодержащими добавками приводит к образованию сложных карбидонитридных композиционных материалов с высокими эксплуатационными свойствами. Разработан материал для изготовления тигеля индукционной печи.

Исследовано получение фуллеренов при горении двух электрических дуг в полом катоде. Изучено получение углеродных нанотрубок с использованием малоамперной электрической дуги (менее 40 А) в среде углеводородов в процессе пиролиза ферроцена. Для получения фуллеренов разработана технология и установка. Рассмотрено горение двух встречных дуг в гелиевой среде. Изучен рост депозита на катоде электрической дуги постоянного тока, используемой в качестве источника тепла и углерода для получения нанотрубок.

Исследованы наноструктуры углерода, кремния, полициклические ароматические углеводороды, нанотрубки, нанокластеры. Установлено изменение электронной и геометрической структур нанотрубок углерода, графена в присутствии примесных и адсорбированных атомов бора, азота, водорода, кислорода. Показано, что изоморфное замещение атомов углерода атомами бора и азота в нанотрубках с металлической проводимостью вызывает затухание осцилляции плотности заряда. Получены результаты в расчетах моделей хемосорбции атомарного водорода и кислорода в графене.

Исследованы СВС-композиты на основе кварцевого песка, карбоната кальция и волластонита, прошедшие механохимическую обработку и модифицированные различными органическими соединениями. Установлено влияние условий МХО на изменение структуры и морфологии оксидных частиц, а также на закономерности горения и фазообразование синтезируемых систем. Определены оптимальные условия МХО кварца, карбоната кальция (кальцит), волластонита и СВС-процесса при получении образцов с высокими прочностными и теплофизическими свойствами. Найдены эффективные модификаторы, режимы подготовки и введения волластонита в состав шихты для регулирования прочностных характеристик и теплопроводности. Рассмотрено проявление масштабного фактора. Синтезированы образцы теплоизоляционных покрытий.

Разработаны теоретические основы создания схемы внепечного извлечения металлов из многокомпонентного минерального и технологического сырья под действием центробежного ускорения. Создана экспериментальная установка и изучены закономерности горения оксидных систем на основе NiO, MoO[3], WO[2], Cr[2]O[3], Fe[2]O[3], SiO[2] при изменении центробежного ускорения. Найдены концентрационные пределы горения оксидных систем. Получены и рассчитаны огнеупорные и абразивные материалы высокой чистоты на основе шлаков.

Исследованы макрокинетические характеристики процесса бифуркации пламени коммерческих углеводородных топлив ракетного двигателя. Определены параметры взаимодействия акустических волн с бифронтом пламени. Изучено взаимодействие акустических волн с гидропероксидными радикалами в замороженном состоянии. Установлена возможность стабилизации холодного и горячего пламени в экспериментальных установках. Проанализировано влияние состава и общей скорости потока углеводородного пламени, их пространственное расширение в реакционном объеме. Уточнены концентрационные профили температуры и активных частиц в бифронте и монофронте пламени. Показано, что существенное влияние на стабильность пламени оказывает соотношение компонентов и общий расход реакционной смеси. Проведены термометрические измерения и расчеты потоков массы веществ, суммарных скоростей образования, убыли вещества.

Исследованы системы SiO[2]+Mg и SiO[2]+Mg+C, SiO[2]+Al на основе кварца, аморфного диоксида кремния, магния, алюминия, углерода (графит, карбонизованная рисовая шелуха) и продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Изучены возможности получения кремния в режиме твердофазного горения на основе диоксида горения кремния. Проанализированы макрокинетические параметры магний-алюмотермического горения SiO[2]. Установлено влияние углерода, магния, алюминия и модификаций диоксида кремния на выход кремния при СВС. Выявлены закономерности синтеза нанопорошков кремния методом СВС, предложены вероятные механизмы образования продуктов. Установлено, что при низких начальных температурах синтеза кремния целесообразно использование магния, чем алюминия. Найдено, что использование кварца как исходного компонента дает больший выход кремния, чем аморфный диоксид кремния. Показана возможность синтеза в режиме СВС наноразмерного порошка кремния при использовании магния и кварца.

Разработаны наиболее полная механико-математическая модель геотектонических процессов и методы расчета нефтегазовых скважин и трубопроводов. Определена потеря устойчивости вязкопластического течения литосферной оболочки. Показана эффективность метода расщепления упругопластических уравнений в решении задач о несущей способности элементов конструкций и машин. Предложены математическая модель и численный метод расчета процесса формирования соляных диапиров с учетом тепловых эффектов. Исследовано предкритическое состояние нефтепроводов. Изучены особенности тектонического разлома с зонами вязкости и пластичности и проанализирована устойчивость упругопластического равновесия трехмерного тела.