Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.)




НазваниеМеждународная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.)
страница2/10
Дата конвертации03.12.2012
Размер1.18 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО

ЦЕНТРА АЭРОЗОЛЕЙ


Филатов Ю.Н.

ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», Москва, filatov@electrospinning.ru


В 2012 году исполняется 80 лет с начала фундаментальных исследований в области физики и химии аэрозолей в Федеральном государственном унитарном предприятии «Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова» – одном из старейших химических исследовательских центров России.

В сентябре 1932 года директором института, академиком А.Н. Бахом, была организована лаборатория дымов и туманов под руководством Н.А. Фукса, переименованная позднее в лабораторию аэрозолей, из которой в последующие годы выделились пять лабораторий, объединённых в настоящее время в Научно-технический центр Аэрозолей. Одним из первых сотрудников лаборатории был И.В. Петрянов, ставший с 1938 года её бессменным руководителем вплоть до 1996 года.

Первое поколение учёных-аэрозольщиков разработало электрометрический способ определения размера частиц, основанный на снятии вольт-амперных характеристик заряжённого тумана. В 1932–1934 годах была опубликована серия статей Н.А. Фукса, посвящённых испарению и конденсации капель в газовой среде. Был предложен новый подход для решения проблемы испарения-конденсации частиц при произвольных числах Кнудсена. В 1934 году, совместно с И.В. Петряновым, были начаты работы по определению размеров заряженных частиц с использованием метода электрораспыления жидкостей.

В 1937 году в лаборатории был открыт способ получения полимерных микроволокнистых фильтрующих материалов в электростатическом поле высокого напряжения, получивших название БФ (Боевые Фильтры). В годы войны эти материалы послужили основой для разработки армейских противогазов нового поколения. В 1941 г. И.В. Петрянов и Н.Д. Розенблюм были удостоены Сталинской премии. В дальнейшем фильтрующие материалы стали называться материалами ФП (Фильтры Петрянова®), по имени своего создателя.

В конце 40-х годов лаборатории аэрозолей было поручено возглавить работы по защите от радиоактивных аэрозолей на всех ядерных объектах в рамках «Атомного проекта», проводимого в нашей стране, как в мирных, так и в оборонных целях. Для решения этой проблемы второе поколение учёных-аэрозольщиков в кратчайшие сроки разработало и запустило в промышленное производство десятки высокоэффективных фильтрующих материалов ФП и изделий на их основе (респираторов, аэрозольных фильтров и аналитических фильтров). В дальнейшем эти изделия были внедрены на многих предприятиях народного хозяйства. Коллектив разработчиков, возглавляемый И.В. Петряновым, в составе: П.И. Басманова, Н.Б. Борисова, В.И. Козлова, Б.И. Огородникова, Б.Ф. Садовского был удостоен в 1966 году Ленинской премии. В том же году И.В. Петрянов был избран действительным членом Академии Наук СССР, а в 1971 году его деятельность была отмечена высоким званием Героя Социалистического Труда.

В СССР материалы ФП и изделия на их основе выпускались на многих промышленных предприятиях. Объём производства фильтрующих материалов ФП составлял до 20 млн. м² в год, а знаменитого респиратора «Лепесток» – до 150 млн. шт. в год, которого за 55 лет выпущено более 5 млрд. шт.

Одновременно под руководством профессора Н.А. Фукса создавалась теория фильтрации высокодисперсных примесей волокнистыми фильтрами, обобщённая в монографиях, которая позволяет рассчитывать и оптимизировать волокнистую структуру фильтров.

В 70-е годы третье поколение учёных-аэрозольщиков разрабатывало новый класс термохемостойких фильтрующих материалов ФП для применения их в медицинской, микробиологической и пищевой промышленности. Экономический эффект от создания и внедрения этих материалов в народное хозяйство составил более 17 млн. рублей. Коллектив разработчиков в 1979 году под руководством Ю.Н. Филатова в составе А.Д. Шепелева, М.С. Якушкина был удостоен премии Московского комсомола, а в 1982 году в составе Ю.Н. Филатова, А.Д. Шепелева, М.С. Якушкина, А.А. Захарьяна, В.А. Рыкунова и А.Г. Шарапова – премии Ленинского комсомола. В 70 – 90-е годы проводились интенсивные экспериментальные и теоретические работы по созданию теории электроформования волокнистых материалов ФП, обобщённые Ю.Н. Филатовым в первой в мире монографии по этому научному направлению.

Только через 60 лет после открытия в нашей стране процесса электроформования волокнистых материалов ФП (electrospinning) этот процесс стал востребованным во всех ведущих странах мира.

В эти же годы разрабатывалась современная теория высокодисперсных аэрозолей, с помощью которой были успешно решены многие задачи практического и научного характера. По результатам этих работ в оборонной отрасли промышленности в 1980 году академик И.В. Петрянов, а в 1982 году - профессор А.Г. Сутугин были удостоены Государственных премий.

Используя теоретические достижения в области физики аэродисперсных систем, были созданы уникальные приборы и стенды контроля аэрозолей и фильтрующих материалов: оптические и лазерные, а также диффузионные спектрометры частиц с диаметром от 2 нм до 5 мкм, генераторы аэрозолей хлорида натрия, селена, диоктилфталата, металлов и др. Научные работы в этой области физической химии были отмечены международными премиями. В 2002 году профессор А.А. Лушников удостоен премии имени Н.А. Фукса, а в 2007 году – премии имени Х. Юнге.

В настоящее время четвёртое поколение учёных решает задачи создания нановолокнистых материалов ФП с диаметром волокон порядка 100 нм и изделий нового поколения на их основе. Была разработана технология электроформования нановолокнистых материалов, создано новое оборудование и опытное производство. Разработанные изделия превосходят по своим свойствам многие международные аналоги и получили высокие оценки на международных выставках: 6 золотых и одна серебряная медали.

В 2010 году работы Научно-технического центра (НТЦ) аэрозолей в области создания новых фильтрующих материалов и изделий на их основе, представленные руководителем НТЦ – Ю.Н. Филатовым, были удостоены премии Правительства РФ.

В НТЦ аэрозолей успешно трудятся более 50 человек, среди которых 11 докторов наук и 15 кандидатов наук. Работы проводятся по трем основным научным направлениям:

- физика аэродисперсных систем, генерация аэрозолей и разработка методов и приборов анализа аэрозолей;

- высокоэффективная фильтрация газовых и жидких сред;

- электроформование нано- и микроволокнистых материалов ФП и разработка изделий на их основе.


ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИЧЕСКУЮ ХИМИЮ АЭРОЗОЛЕЙ


Лушников А.А.

ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», Москва, alush@cc.nifhi.ac.ru


С момента возникновения Отдела аэрозолей семьдесят лет тому назад, аэрозольная тематика заняла центральные позиции в исследованиях целого ряда учреждений во всём мире. Отдел начинал свою работу под руководством профессора Николая Альбертовича Фукса, который почитается всем миром как один из основателей современной аэрозольной науки.

Цель моего сообщения - ответить на вопрос, почему столь ничтожно малые объекты, как аэрозольные частицы, привлекли пристальное внимание исследователей во всем мире?

Важность аэрозольной проблемы была осознана очень давно, когда стало ясно, что атмосферные аэрозоли играют решающую роль в образовании осадков. Позже научное сообщество осознало, что аэрозоли могут оказывать прямое воздействие на радиационный баланс атмосферы, и тем самым, - на климат Земли. Сейчас, с досадой глядя на задымленные улицы, с восторгом следя за успехами науки о наночастицах и её многочисленными практическими приложениями, человеческое сообщество всё больше осознает необходимость исследования частиц, занимающих пограничное положение между макрообъектами и молекулярным миром.

Аэрозоли – это всегда неравновесные системы. Они непрерывно зарождаются и погибают. Поэтому исследование кинетических процессов в аэродисперсных системах имеет первостепенную важность для понимания свойств и структуры аэрозольных частиц и механизмов их зарождения и роста. Н.А. Фукс был первым, кто разобрался в сложнейших процессах, ведущих к образованию аэрозолей. Почти все существующие к настоящему моменту формулы для скоростей аэрозольных процессов основаны на идеях и результатах Фукса.

Особую роль в становлении аэрозольной науки сыграла книга Н.А. Фукса «Механика аэрозолей». Она была переведена на многие языки мира, и стала настольной книгой всех исследователей, так или иначе связанных с аэрозолями. Не очень давно эта книга была переиздана, и её тираж разошелся даже быстрее, чем первое издание.

Вклад сотрудников лаборатории в это направление, и прежде всего, её организатора, профессора Николая Альбертовича Фукса, общепризнан мировым аэрозольным сообществом.

На самом деле, мотивом для организации Отдела аэрозолей послужила совсем другая причина. Нужно было разработать средства защиты от аэрозолей. На пути решения этой проблемы было найдено блестящее решение – создание тонковолокнистых фильтров. Сейчас фильтры Петрянова известны всем и широко используются в самых различных областях человеческой деятельности, начиная от защиты от инфекций и кончая созданием чистых помещений для высокотехнологичных производств.

Необычные свойства аэрозольных частиц связаны с их малым размером. Аэрозольные частицы, также как и атомы, могут иметь дискретные энергетические уровни и служить ловушками для свободных носителей тока (т.н. «квантовые точки»). Это их свойство используется в электронике при создании микросхем. Сам процесс получения нанометровых объектов также может идти через аэрозольное состояние, т.е. сначала выращивают аэрозольные частицы нужного размера, а потом их осаждают на подложку. Технология этого процесса требует знаний законов зарождения и роста аэрозольных частиц. В этом направлении в отделе аэрозолей проделана колоссальная работа, результаты которой известны и используются во всем мире (прежде всего, формула Фукса-Сутугина для скорости роста нанометровых частиц).

Аэрозольные частицы обладают аномальными электродинамическими свойствами. В оптическом диапазоне длин волн субмикронные аэрозоли являются эффективными рассеивателями видимого света. Кроме того, атмосферные субмикронные аэрозоли хорошо поглощают УФ излучение и даже могут приобретать заряд под действием видимого света (двухквантовый фотоэффект).

Далее, в проводящих аэрозольных частицах существуют собственные колебания поверхностного электрического заряда (поверхностные плазмоны). В очень мелких частицах положение соответствующих резонансов зависит от размера частицы и таким образом его можно регулировать. В аэрозольных частицах возможна сверхпроводимость. В сверхпроводящих частицах также существуют дискретные коллективные состояния, которые можно использовать при создании приборов квантовой электроники.

Физико-химические процессы в самих аэрозольных частицах и в коллективах частиц специфичны (из-за малого размера последних); они интересны как с чисто научной, так и с практической точки зрения. В то же время, как это ни удивительно, дисперсные системы до сих пор очень мало изучены. Здесь есть большой простор для научного и инженерного поиска.


РАДИОАКТИВНЫЕ АЭРОЗОЛИ:

ОБРАЗОВАНИЕ, СВОЙСТВА, УЛАВЛИВАНИЕ.

К 80-ЛЕТИЮ ЛАБОРАТОРИИ АЭРОЗОЛЕЙ ФХИ им. Л.Я. КАРПОВА


Огородников Б. И.

ФГУП «НИФХИ им. Л. Я. Карпова», Москва, ogorod4@rambler.ru


В сентябре 1932 г. заведующий новой лабораторией аэрозолей Н.А. Фукс в качестве первого сотрудника пригласил Игоря Петрянова, закончившего двумя годами ранее Химический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова. Началом совместной работы стали исследования электрических свойств аэрозольных систем. Уже в 1933 – 1936 гг. были опубликованы несколько работ по определению размера и заряда частиц в туманах, стабильности и заряде аэрозолей, а также скорости зарядки капелек ионным током. Весной 1937 г. был открыт электрокапиллярный способ получения ультратонких полимерных волокон.

Со второй половины 1940-х годов всё это послужило замечательной базой для выполнения советского Атомного проекта. Образование, изучение свойств и улавливание радиоактивных аэрозолей стало одним из приоритетных направлений этого проекта, поскольку ионизация, электрические заряды в первую очередь, отличают радиоактивные аэрозоли от всех остальных.

Проблема мониторинга ядерных взрывов возникла одновременно с первыми испытаниями атомного оружия. Задача отбора и анализа, возникающих при этом газо-аэрозольных продуктов, была поставлена перед лабораторией аэрозолей руководителем Атомного проекта академиком И.В. Курчатовым. В результате были созданы волокнистые полимерные фильтрующие материалы, которые успешно эксплуатировались при высоких скоростях фильтрации в наземных, самолетных, аэростатных, корабельных установках при низких и высоких температурах. Для одновременного определения изотопного состава, концентрации и дисперсных размеров аэрозольных частиц применялись пакеты трёхслойных фильтров, а для улавливания газообразных компонентов, например радиоактивного йода, - сорбционно-фильтрующие композиции.

Разработанные под руководством И.В. Петрянова материалы с 1949 г. применялись во время всех отечественных ядерных испытаний и при мониторинге зарубежных взрывов ядерного оружия.

К этим работам тесно примыкают исследования «горячих» аэрозольных частиц с аномально высокой удельной радиоактивностью (до 1012 Бк/г). Обнаружение и элиминация таких частиц имеет несколько важных аспектов. Биофизический - связан с опасностью высоких локальных доз облучения органов дыхания. Технологический - свидетельствует о нарушении нормального функционирования аппаратуры, инженерных коммуникаций, отклонений в регламентных операциях. Дозиметрический - определяется надёжностью и воспроизводимостью результатов контроля радиоактивных аэрозолей в промышленных помещениях и внешней среде. Метеорологический - обусловлен трансграничным переносом микронных и субмикронных аэрозолей. Для исследования «горячих» аэрозольных частиц в лаборатории аэрозолей были созданы радиографические аналитические фильтры. Этими работами руководил Н.Б. Борисов.

В 1947 г. работы по изучению свойств радиоактивных аэрозолей с использованием волокнистых полимерных материалов начались с решения задач определения радионуклидного состава и концентраций, а также с создания фильтров для очистки технологических выбросов при производстве полония. Уже к середине 1950-х годов специалистами лаборатории аэрозолей и других организаций были созданы десятки конструкций фильтров для предприятий атомной отрасли. Брендовая марка этих фильтров - «ЛАИК» является аббревиатурой от «Лаборатории аэрозолей института им. Карпова». Чуть раньше появился знаменитый респиратор «Лепесток», который долгие годы совершенствует и продвигает для защиты органов дыхания от радиоактивных аэрозолей П.И. Басманов.

Сугубо академические работы И.В. Петрянова и Н.Д. Розенблюм по исследованию краевых углов смачивания капель, находящихся на полимерных волокнах, начатые в 1947 г., довольно быстро привели к появлению самоочищающихся фильтров. Развитие этих работ и внедрение в технологию получения ядерных материалов и защиты от радиоактивных промышленных туманов было проведено в группе Б.Ф. Садовского.

Зарядка аэрозольных частиц в электрическом поле путём захвата ионов, образующихся в газе под действием ионизирующих излучений, была использована в лаборатории В.И. Козловым для создания радиационно-электрического фильтра. Уникальность этого метода очистки заключается в том, что чем больше радиоактивного материала уловлено внутри фильтра, тем лучше заряжаются и оседают на электродах частицы.

Основным сырьем для атомной отрасли является уран. При его добыче особое значение имеют проблемы токсикологии, связанные с радиационным воздействием радона и его дочерних продуктов. Изучению аэрозолей, образующихся в урановых шахтах и на горно-обогатительных заводах, было обращено пристальное внимание сотрудников лаборатории аэрозолей в конце 1950 – начале 1960-х годов. В работах, проведённых совместно со специалистами Института биофизики Минздрава СССР, были исследованы концентрации и дисперсный состав носителей дочерних продуктов радона при различных технологических операциях. Выяснена связь концентраций «свободных» атомов с запылённостью воздушной среды, предложены методы снижения этих концентраций путём генерации субмикронных аэрозолей поваренной соли. Разработанные в лаборатории интегральные индикаторы радона были использованы на урановых шахтах Средней Азии для одновременного определения средней концентрации радона в десятках забоев и штреков. Это способствовало оптимальной организации проветривания подземных выработок.

В 1970-е годы, в результате развития научных основ электрических явлений в аэродисперсных системах, заложенных в лаборатории аэрозолей 40 лет назад, было впервые обнаружено, теоретически описано и экспериментально изучено явление сильной униполярной электризации радиоактивных аэрозолей. Эти работы, выполненные В.Н. Кириченко, В.Д. Ивановым, В.М. Бережным, Н.Н. Супруном и др., ранее нигде не проводились, и признаны новым научным направлением в традиционной области исследований аэрозольного электричества.

Огромную роль в быстром развитии работ по исследованию радиоактивных аэрозолей, сыграло открытие в 1949 г. в МХТИ им. Д. И. Менделеева физико-химического факультета. С первых дней спецкурсы там читал И.В. Петрянов, а старшекурсники приходили в лабораторию аэрозолей для выполнения дипломных проектов. Ежегодно двое-трое из них получали приглашение для дальнейшей работы в Карповском институте. С 1956 г. непременным учебным пособием студентов и молодых инженеров стал обзор «Радиоактивные аэрозоли», который опубликовал в журнале «Успехи химии» заместитель заведующего лабораторией доктор химических наук Г.Л. Натансон.

Сотрудники лаборатории аэрозолей уже с первых дней ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (апрель 1986 г.) включились в опасные и интенсивные работы на промплощадке станции, в её помещениях и в 30-километровой зоне отчуждения. Примечательно, что около 90% «ликвидаторов» выполняли работы в защитных респираторах «Лепесток». Материалы уникальных исследований радиоактивных аэрозолей к 20-летию аварии были обобщены в монографии Б. И. Огородникова, Э.М. Пазухина и А.А. Ключникова «Радиоактивные аэрозоли объекта «Укрытие»: 1986 – 2006 гг.», выпущенной в 2008 г. в Чернобыле в Институте проблем безопасности АЭС Национальной академии наук Украины.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная конференция «Обратные и некорректные задачи математической физики», посвященная 75-летию академика М. М. Лаврентьева, 20-25 августа 2007 г., Новосибирск, Россия о влиянии начальных отклонений в геометрической форме
Посвященная 75-летию академика М. М. Лаврентьева, 20-25 августа 2007 г., Новосибирск, Россия

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПервая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвящённая 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии»
Первая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвящённая 125-летию биологических исследований

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconG16 удк 52(063) Международная мемориальная научная конференция "Современные проблемы астрономии", посвященная 100-летию со дня рождения профессора Владимира Платоновича Цесевича Одесса, 12-18 августа 2007 г
Международная мемориальная научная конференция "Современные проблемы астрономии"

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПятая международная конференция «пылегазоочистка-2012» 25-26 сентября 2012 г., Гк измайлово, г. Москва
Вход на выставку предусмотрен только для зарегистрированных участников конференции

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная научно-техническая конференция посвященная 90 летию Московского государственного текстильного
«Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (текстиль 2009)

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная Гордоновская конференция по квантовой информатике Организаторы
Международная конференция "Ренормгруппа и связанные вопросы", посвященная Д. В. Ширкову rg 2008

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconТретья международная научно-практическая конференция 21-24 сентября 2012 года
Центр философской компаративистики и социально-гуманитарных исследований философского факультета спбГУ

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconПрограмма V международной конференции «пылегазоочистка-2012»
Международная Межотраслевая конференция «пылегазоочистка-2012» состоится 25-26 сентября 2012 г в конференц-зале «Москва», расположенном...

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconМеждународная научно-практическая конференция «хлоропреновые каучуки и латексы. Состояние и перспективы. Производство, применение, ингредиенты-2010»
Посвященная 70-летию промышленного выпуска хлоропренового каучука севанита-наирита

Международная конференция посвящённая 80-летию исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте (Москва, 17 20 сентября 2012 г.) iconЮ. А. Чиркунов Новосибирский государственный технический университет
Международная конференция “Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика”, посвященная 90-летию...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница