Цель проекта - разработка математической эквивалентной модели, нелинейной теории и компьютерной программы расчета взаимодействия сооружений в условиях неоднородности массива горных пород и окружающего грунтового массива при различных чрезвычайных ситуациях. Получена математическая эквивалентная модель различных чрезвычайных ситуаций для подземных и заглубленных сооружений, взаимодействующих с неоднородным горным массивом. Разработана математическая эквивалентная модель и компьютерная программа расчета взаимодействия неоднородных горных массивов с подземными и заглубленными сооружениями при различных чрезвычайных ситуациях.*

Проект направлен на разработку больших и сложных 3-х мерных численных моделей в нефтяной геофизике и средств автоматизации разработки параллельных программ для проведения крупномасштабных численных экспериментов на неоднородных вычислительных комплексах экзафлопсного диапазона. Рассмотрены математические и компьютерные модели фильтрации многофазных жидкостей в пористой среде с учетом новых физико-химических эффектов и свойств пласта при использовании комбинированных технологий увеличения нефтеотдачи пластов. Использованы методы и модели 2D, 3D интерпретации геофизических данных электромагнитного зондирования пластов, вычислительные параллельные алгоритмы крупномасштабных численных экспериментов на неоднородных вычислительных комплексах экзафлопсного диапазона. Проведен анализ адекватности и эффективности разработанных математических и компьютерных моделей применительно к условиям казахстанских месторождений. Рассмотрены информационная система для оперативного анализа и мониторинга нефтегазовых месторождений в режиме реального времени на основе компьютерных моделей комбинированных технологий повышения нефтеотдачи пластов, конструктивный подход, идеология и принципы автоматизации конструирования параллельных программ численного моделирования, базовые системные алгоритмы и прототип системы параллельного программирования.*

Исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонных сооружений, заглубленных в неоднородное полупространство, и претерпевающих процессы ползучести материалов. В исследование включены построение математической модели ползучести и взаимодействия сооружения с окружающей неоднородной средой (грунт, вода) и создание на ее основе новой нелинейной теории и компьютерных программ расчета подобных систем с учетом ползучести и неоднородности материалов, выработка рекомендаций по расчету. Решены тестовые задачи расчета заглубленных сооружений. Проведен сравнительный анализ аналитических и численных результатов одномерной задачи в неоднородной постановке. Решены двумерные задачи теории пластичности и теории ползучести неоднородных тел в осесимметричной постановке. Дана оценка напряженно-деформированного состояния заглубленных сооружений при ползучести материалов.*

Исследованы углеродные и полимерные наноструктурированные материалы. Рассмотрены развитие методов получения углеродных и полимерных наноструктурированных материалов и композитов широкого спектра применения и технологические условия получения наноструктурированных материалов и композитов низкозатратными методами. Проанализированы литературные данные по способам синтеза углеродных нанокомпозитов, по созданию защитных покрытий, поглощающих СВЧ излучение, по способам получения волокон и наноструктурированных полимеров методом электроспининга. Создана инфраструктура и аппаратура для синтеза углеродных наноструктур и нанотрубок, разработаны экспериментальные методы контролируемого формирования углеродных нанокомпозитов. Синтезированы композиты на основе кварцевых волокон и УНТ, исследованы их морфология, рамановские спектры, электрические свойства и зависимость электрических характеристик от внешнего давления. Показано, что полученные композиты могут быть применены как тензочувствительные элементы. Отработаны методы синтеза УНТ и исследованы свойства полученных УНТ. Разработан CVD метод синтеза углеродных нанотрубок пиролизом получаемых ультразвуковым распылением аэрозольных частиц раствора ферроцена в этаноле. Определены условия синтеза одностенных УНТ. Отработан метод электроспининга на примере получения полимерных нитей полистирола в органических растворителях, определены условия получения волокон диаметром до 0,45 мкм.*

Исследованы методы инжекции примесных мессбауэровских атомов в ходе формирования наноразмерных металлических покрытий для получения экспериментальных данных на локальном атомном уровне. Для определения условий получения многослойных наноразмерных металлических покрытий, а также экспериментальных данных по устойчивости этих систем к термическим и радиационным воздействиям, был проведен ряд экспериментов по поиску подходящего метода инжекции примесных мессбауэровских атомов железа-57 в наноразмерные металлические покрытия с применением разработанной ранее "Установки-А" ионно-плазменного напыления. Исследования структурно-фазового состояния создаваемых покрытий проводились путем воздействия на них потока мессбауэровского гамма-излучения с регистрацией вторичных конверсионных электронов, рождающихся в актах резонансного поглощения гамма-квантов. В ходе экспериментальных работ с испарением металлического железа-57 в условиях вакуума при его осаждении на подложки обнаружено химическое взаимодействие атомов металла с углеродной пленкой, вне зависимости от природы подложек. Во всех случаях мессбауэровские спектры сигнализировали об образовании в тонком приповерхностном слое толщиной несколько нанометров парамагнитных карбидов железа. Определены условия, исключающие влияние углеродной пленки на формирование на поверхности металлов наноразмерных покрытий из металлического железа. С помощью мессбауэровской спектроскопии удалось установить на атомном уровне, что при магнетронном напылении наноразмерных частиц действительно возникают условия, благоприятные для образования истинных твердых растворов двух металлов при температурах, далеких от температуры плавления составляющих их компонентов. Сделан выбор метода инжекции примесных мессбауэровских атомов, который в большей степени обеспечивает условия, необходимые для образования твердых растворов в ходе формирования наноразмерных металлических покрытий.*

Проведены комплексные исследования структуры и состояния поверхности церата бария, облученного ионами кислорода (Е=1,75 МэВ/нуклон). Для сравнения выполнены исследования церата, облученного ионами инертных газов (Е=1,75 МэВ/нуклон). Показано, что после облучения ионами инертных газов в ряду Ne, Ar, Кr поверхность церата напоминает стадии роста сферолитов - зарождение, рост (вид цветной капусты) и образование сферолитовой корки, тогда как после облучения ионами кислорода такие структуры не наблюдали. Предложено объяснение особенностей формирования структуры при облучении стабилизацией радиационных дефектов посредством образования комплексов "инертный газ - вакансии" в случае облучения ионами инертных газов и отсутствием эффектов стабилизации при облучении ионами кислорода. Отмечена возможность модификации катионной А-подрешетки АВО[3] перовскитов за счет облучения высокоэнергетичными ионами и формирование в приповерхностной области церата химически стабильной барий-дефицитной фазы. Сделан вывод, что церат бария при облучении ионами инертных газов высоких энергий претерпевает изменения до расстояний, во много раз превышающих пробеги ионов - эффект "дальнодействия".*

Исследованы необлученные и облученные нейтронами плоские и цилиндрические образцы аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Экспериментально исследованы эволюция структуры, механические и коррозионные свойства реакторных материалов после облучения тепловыми и быстрыми нейтронами, естественного и термического старения, упругой и пластической деформации для создания основополагающих концепций разработки принципиально новых реакторных материалов, способных выдерживать температурные, механические воздействия и большие дозовые радиационные нагрузки. Подтверждено, что при растяжении образцов метастабильной стали 12Х18Н10Т в них индуцируется мартенситная альфа-фаза, интенсивность образования и накопления которой в облученной нейтронами (до 10 н/см) стали выше, чем в необлученной. Определены кинетические параметры гамма - альфа - перехода, описываемого уравнением Людвигсона-Бергера, а также коэффициенты локализации при комнатной и повышенных (до 300 град. С) температурах.*

Разработана эффективная технология синтеза жидких продуктов из синтез - газа, полученного путем газификации угля. Из полученного газа после предварительной очистки от механических примесей проводили синтез жидких углеводородов. Для интенсификации процесса синтеза жидких продуктов использована низкотемпературная плазма, которая обеспечивала синтез в газодинамическом режиме, что позволило увеличить скорость проведения процесса в несколько раз при высоком выходе жидких продуктов. В работе использовался метод паровоздушной газификации углей месторождения Кушмурун, Майкубень, Кендырлык и синтез углеводородов в газовой фазе. Дано технологическое решение опытной установки газификации угля и производства СЖТ, которая может быть применена не только для переработки синтетического газа в жидкое топливо, но и для переработки природных, болотных и процессовых газов в жидкие продукты.*

Исследованы пленки аморфного алмазоподобного углерода, модифицированные нанокластерами платины: a-C-H. Изучены оптические, электрические и электрокаталитические свойства наноматериала на основе исследуемых пленок. Для контроля структуры пленок использовались методы электронной сканирующей микроскопии с энерго-дисперсионным анализом и атомно-силовой сканирующей микроскопии; для изучения электронных и электрокаталитических свойств использовались оптические и электрические методы; для анализа электронных свойств пленок использовались теории поглощения Ми и перколяции. Модифицирование алмазоподобной матрицы пленок а-С:Н примесью Pt, не образующей химических соединений с углеродом, приводит к формированию нанокластерной гетерофазной системы а-С:Н- Pt. Электронными свойствами такой системы можно эффективно управлять, изменяя концентрацию нанокластеров металла. Полученная нанокластерная система характеризуется особенностями электронных процессов, заключающимися в поверхностном плазменном резонансном поглощении и перколяционном механизме проводимости.*

Исследованы электронные свойства наноразмерных пленок халькогенидного стеклообразного полупроводника Ge[2]Sb[2]Te[5] модифицированных примесью висмута (Ge[2]Sb[2]Te[5]). Пленки получались методом термического ударного (flash) испарения в вакууме. Для контроля структуры пленок Ge[2]Sb[2]Te[5] использовались методы электронной сканирующей микроскопии с энерго-дисперсионным анализом, рентгенофазовый анализ; для изучения электронных свойств использовались оптические и электрические методы; для объяснения электронных свойств пленок Ge[2]Sb[2]Te[5] использовалась модель структурных трансформаций при фазовых переходах и теория перколяции. Выявлены основные закономерности по влиянию примеси висмута на электронные свойства наноразмерных пленок Ge[2]Sb[2]Te[5]. Установлено, что в пленках Ge[2]Sb[2]Te[5] наблюдается увеличение оптического контраста. Температурные зависимости удельного сопротивления пленок Ge[2]Sb[2]Te[5] включают три характерных участка с общими закономерностями изменения удельного сопротивления от температуры. В диапазоне температур от 130 до 170 град.С происходит резкое падение удельного сопротивления пленок в результате фазового перехода из аморфного состояния в кристаллическое.*