Бузигит Муссаевич Хучунаев – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией микрофизики облаков
Scopus ID: 6504339248, Researcher ID: Z-5189-2019
д. 2, пр. Ленина, Нальчик, 360001
Buzigit M. Khuchunaev – Dr. Sci. (Phys.-Math.), Chief Researcher, Head of Laboratory of Physics of Clouds
Scopus ID: 6504339248, Researcher ID: Z-5189-2019
1, Lenin Ave., Nalchik, 360001
Сафият Омаровна Геккиева – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры лаборатории микрофизики облаков
Scopus ID: 57214244669, Researcher ID: ABE-7367-2020
д. 2, пр. Ленина, Нальчик, 360001
Safiyat O. Gekkieva – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Research Associate of Laboratory of Physics
Scopus ID: 57214244669, Researcher ID: ABE-7367-2020
1, Lenin Ave., Nalchik, 360001
Алим Хадисович Будаев – младший научный сотрудник лаборатории микрофизики облаков
Scopus ID: 57214244213, Researcher ID: Z-4534-2019
д. 2, пр. Ленина, Нальчик, 360001
Alim Kh. Budaev – Junior Research Associate of Laboratory of Physics
Scopus ID: 57214244213, Researcher ID: Z-4534-2019
1, Lenin Ave., Nalchik, 360001
Объектом исследования являются кластеры из нановолокон оксидов металлов. В работе приводятся результаты исследования льдообразующих свойств кластеров из нановолокон оксидов цинка и алюминия. В ходе лабораторного моделирования эксперименты проводились в условиях, приближенных к реальным, − в искусственной облачной среде при отрицательных температурах. Использован комплекс аппаратуры, в составе которого малая и большая облачные камеры, которые соединены друг с другом посредством трубы. В малую облачную камеру закладывается реагент и запускается водяной пар. После создания искусственного тумана проводится термическая возгонка реагента и вносится смесь в большую облачную камеру. На дне камеры открываются подложки для сбора частиц реагента образующихся ледяных кристаллов. Затем частицы реагента и ледяные кристаллы изучаются под оптическим и электронным микроскопами. Выявлены особенности синтеза кластеров из нановолокон оксидов металлов и удельного выхода в зависимости от температуры возгонки, относительной влажности в облачной камере. Как показали эксперименты, при возгонке металлов при высоких температурах (800–2000 °С) в присутствии воды образуются кластеры, которые состоят из плотно упакованных наночастиц (нитевидных нановолокон и нанотрубок). Кластеры, попадая в облачную среду, наполняются водой и срабатывают активные зоны, образуются кристаллы льда. По данным экспериментов оксиды металлов обладают неплохими льдообразующими свойствами, особенно в температурном диапазоне –8 … –9 °С. Для оксида цинка этот показатель составляет порядка 1013 частиц с 1 грамма. Оксид алюминия проявляет меньшую льдообразующую активность. Результаты экспериментов показывают, что имеется принципиальная возможность и целесообразность использования кластеров из нановолокон оксидов металлов в качестве добавки к штатному пиротехническому составу или как самостоятельных льдообразующих реагентов.
Clusters of nanofibers of metal oxides serve the object of the research. The paper studies the ice-forming properties of clusters of nanofibers of zinc, aluminum oxide. During the laboratory simulation, the experiments were carried out in conditions close to real ones − in an artificial cloud environment at subzero temperatures. A set of equipment, which includes small and large cloud chambers connected to each other by means of a pipe, was used. A reagent was placed in a small cloud chamber and water vapor was started. After creating an artificial fog, the reagent was thermally sublimated and the mixture was introduced into a large cloud chamber. At the bottom of the chamber, substrates were opened to collect reagent particles of the formed ice crystals. The reagent particles and ice crystals were then studied under optical and electron microscopes. The features of the synthesis of clusters from nanofibers of metal oxides and the specific yield depending on the sublimation temperature and relative humidity in the cloud chamber are revealed. Experiments have shown that when metals are sublimated at high temperatures (800–2000°C) in the presence of water, clusters that consist of tightly packed nanoparticles (filamentous nanofibers and nanotubes) are formed. Clusters, falling into a cloudy environment, are filled with water and active zones are triggered, ice crystals are formed. According to experimental data, metal oxides have good ice-forming properties, especially in the temperature range of –8... –9 °C. For zinc oxide, this indicator is about 1013 particles per 1 gram. Aluminum oxide exhibit less ice-forming activity. The experimental results show that there is a fundamental possibility and expediency of using clusters of metal oxide nanofibers as an additive to the standard pyrotechnic composition or as independent ice-forming reagents.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.