Тепломассоперенос для увеличения добычи нефти
Ученые из ТюмГУ продемонстрировали продуктивность извлечения нефти из пласта с помощью тепломассопереноса. Тюменские ученые разработали физико-математическую модель, метод расчета и программную реализацию решения нескольких научных и производственных задач в области анализа и разработки таких месторождений с использованием тепловых методов. Создана гидродинамическая и теплофизическая модель нестационарного квазитрехмерного тепломассопереноса в пласте с системой горизонтальных скважин. Проведена серия численных экспериментов, моделирующих процесс разработки с использованием системы горизонтальных скважин. Ученые показали, что увеличение температуры горячего теплоносителя на 60 K позволило дополнительно извлечь из пласта на 20 % (относительно базового варианта) больше нефти, а выход на остаточную нефтенасыщенность обеспечен на 40 % быстрее.
Молекулярная платформа для получения новых материалов
Ученые Южного федерального университета создали молекулярную платформу, которая позволит комбинировать разные цветоэффекты в зависимости от типа воздействия и модификаций. Хромогенные эффекты – это совокупность явлений, связанных с изменением цвета под влиянием различного внешнего воздействия. На их использовании основаны решения в области медицины, химии, молекулярной электроники, в компьютинге и т.д. Современные разработки в этих областях выдвигают требование полихромогенности – сочетание нескольких хромогенных свойств в одной молекуле. Ученые предложили молекулярную систему, способную к максимально широкому проявлению разнообразных хромогенных свойств и генерации каждого из существующих цветоэффектов в зависимости от типа воздействия и модификаций. Они работают как пульт управления: что-то усиливают, что-то подавляют, решая конкретную задачу. Возможность структурной модификации позволяет рассматривать такую молекулярную систему в качестве платформы для создания полихромогенных молекул с заданными свойствами.
Солнечный свет и графен очистят воду от химикатов
Одни из главных химических загрязнителей водоемов – полициклические ароматические углеводороды, применяемые в качестве промышленных красителей. Методика очистки сточных вод от красителей с помощью солнечного света и графена, разработанная учеными Южного федерального университета совместно с коллегами из Ирана, отличается низкими затратами и не требует специального оборудования. В ее основе – графеновые нанокатализаторы, активируемые солнечным светом. Метод способен нейтрализовать более 90 % объема некоторых текстильных красителей. Под действием солнечного света наночастицы графена образуют окислительные радикалы, которые связывают молекулы вредных химикатов. В результате концентрированные загрязнители превращаются в углекислый газ и воду. Предложенный процесс очистки рассчитан на внедрение в уже существующую инфраструктуру. Новый нанокатализатор рассчитан на многократное использование и повторную переработку. Технология создания нанокатализаторов предполагает окисление графита с последующей гидротермальной редукцией и кальцинацией в азотной атмосфере.
Алгебро-геометрические коды против кибератак
Ученые Московского технического университета связи и информатики предложили новый способ защиты от угроз взлома со стороны квантовых компьютеров при помощи использования криптографических схем, основанных на теории алгебро-геометрических кодов. В настоящее время научный коллектив ведет разработку проектов новых квантово-устойчивых национальных стандартов криптографии. Помешать взлому шифров на основе открытых ключей поможет разработка систем квантово-устойчивой, или постквантовой, криптографии. Такие системы строятся на основании математических задач, для которых не найдено эффективных алгоритмов решения на компьютерах не только традиционного, но и квантового типа. Взамен устаревших алгоритмов Диффи-Хеллмана выработки общего ключа и стандарта электронной подписи ГОСТ 34.10-2018 ученые впервые предложили системы типа Classic McEliece на основе алгебро-геометрических кодов, параметры которых можно варьировать в зависимости от вычислительных возможностей защищаемой системы и требуемой степени безопасности.
Экологичное авиационное топливо от российских ученых
Специалисты Томского политеха разрабатывают синтетическое топливо, получаемое из жидких углеводородов (в частности, дизеля и биодизеля) и различных отходов: растительных масел, биомассы, осадка сточных вод, твердых бытовых отходов. Ученые уже разработали математические модели для изучения характеристик нагрева и испарения капель в камерах сгорания авиадвигателей. Уникальность моделей в том, что они описывают поведение капель топливных композиций сложной несферической формы в широком диапазоне размеров и скоростей их движения. Такая форма характерна для топлив с низкой вязкостью и вызвана деформацией поверхности капель, возникающей при высоких скоростях впрыска топлива в камеру сгорания. Кроме того, исследователи планируют внедрить новые эффекты вторичного измельчения капель непосредственно в камерах сгорания за счет реализации микровзрывов. Фрагментация капель в режиме микровзрыва достигается за счет вовлечения в состав топлива воды – менее летучего компонента с более низкой температурой кипения. В результате получается более сложная и эффективна топливная композиция – «капля в капле», где в качестве ядра выступает вода, а в качестве оболочки – топливо. Микровзрывы повышают полноту выгорания топлива до 5–7 %, улучшают характеристики смешения паров топлива и воздуха, а также снижают концентрации антропогенных выбросов до 20 %. На следующем этапе работы исследователи будут изучать влияние нового топлива на рабочие характеристики двигательной установки. С этой целью создается комбинированный экспериментальный стенд для испытания малогабаритных газотурбинных двигателей с разными характеристиками тяги и геометрическими размерами.
Аэрогели-нефтепоглотители
Ученые из Волгоградского государственного технического университета разработали модицифицированные аэрогели из хитозана, обладающие избирательными нефтепоглощающими свойствами. Хитозан – возобновляемый, биосовместимый и биоразлагаемый полимер, способный к пленко- и волокнообразованию, что обуславливает возможность применять его в качестве основы для производства аэрогелей – материалов, обладающих низкой плотностью, высокой пористостью и большой удельной поверхностью. Благодаря этим свойствам аэрогели применяют в качестве сорбентов загрязнений, таких как масло, нефть и нефтепродукты. Исследователи из ВолгГТУ предложили поверхностную модификацию хитозановых аэрогелей привитыми полиметакрилатами. Полученные хитозановые аэрогели обладают пористостью до 98,5 % и представляют собой материал, образуемый тонкими (до 1 мкм) пленками полимера, с системой открытых пор. Немодифицированный аэрогель быстро впитывает воду, а в результате модификации поверхность приобретает водоотталкивающие свойства, и материал не впитывает воду в течение нескольких часов, при этом система пор не нарушается. Модифицированные хитозановые аэрогели сохраняют способность к биоразложению и не требуют дополнительных затрат на утилизацию. Они могут быть использованы в качестве масло- и нефтесорбентов, а также фильтров для разделения водонефтяных эмульсий.
