Технологии улучшения эксплуатационных характеристик динамических газожидкостных теплоэнергетических установок при управляемом лазерном индуцировании регулируемых локальных конфигураций топологических микро и наноструктур на внутренней металлической поверхности рабочих камер. Часть 1

Abstract

В исследовании рассмотрено одно из направлений современной наноинженерии поверхности по технологиям управляемого формирования топологических покрытий заданной конфигурации при лазерном воздействии на различные образцы с учетом подходов для сложных нелинейных термодинамических систем с развитием динамических неравновесных процессов. Предлагаемые технологии имеют универсальный характер и весьма перспективны, в частности, для металлических материалов в рабочих камерах теплоэнергетических установок. При этом акцент сделан на новых физических принципах изменения функциональных характеристик материала образца с их оптимизацией под конкретные условия эксплуатации образца с формированием 1D – 3D микро и наноструктур, в том числе дендритного типа с фрактальными объектами. Использованы методы управляемого лазерного синтеза поверхностных топологических структур в разных схемах эксперимента с лазерной абляцией. Эти регулируемые процессы реализуются на поверхности изделий без изменения объемных характеристик материала в отличие от технологий стандартной его термической обработки, например, для повышения износостойкости. В первой части представляемой статьи речь идет о фундаментальной проблеме лазерной термодинамики возникновения дендритных/фрактальных структур на поверхности материала в условиях развития нестационарных теплофизических процессов. Акцент сделан на устойчивых поверхностных состояниях материала при его специализированной предварительной лазерной обработке, включая синтез различных неоднородных и многослойных конфигураций на поверхности с определенной 3D-топологией. Обсуждаются возможности достижения регулируемым способом необходимых характеристик используемого материала для улучшения эксплуатационных свойств различных систем. В частности, это относится и к динамическим газожидкостным теплоэнергетическим установкам при управляемом лазерном наведении регулируемых локальных конфигураций топологических микро и наноструктур на внутренней металлической поверхности их рабочих камер. В качестве экспериментальной демонстрации рассмотрена микротрещиноватая структура поверхности металлоуглеродных материалов в модели их графитизации.