Физические основы воздействия высококонцентрированных потоков энергии лазерного излучения и низкотемпературной плазмы на вещества для изменения их физико-химических свойств с целью получения нового качества и создания материалов с новыми функциональными свойствами.

Цель исследования − получение новых знаний о процессах, происходящих с веществом в условиях воздействия высококонцентрированных потоков энергии. Объектом исследования является лазерное излучение (постоянное или импульсное) и плазма электро-дугового разряда в условиях направленного воздействия на вещества и материалы с целью придания им нового качества (восстановление, улучшение эксплуатационных характеристик) за счет изменения фазового, химического состава, микроструктуры, теплофизических, физико-химических, механических и других свойств. Исследования сконцентрированы по следующим направлениям. Разработка, создание и совершенствование математических моделей для оптимизации плазменно-дуговых, радиационных, газодинамических, тепломассообменных процессов в линейных плазмотронах и плазменных реакторах, лазерных и лазерно-плазменных аддитивных 3D-технологиях. Создание эффективных механизмов нейтрализации вредных выбросов при работе электродуговых установок (ЭДУ) в условиях формирования высокоэнтальпийных скоростных потоков газа. Для испытания новых материалов аэродинамического назначения в мире используют ЭДУ на основе генераторов низкотемпературной плазмы (плазмотронов), позволяющие получать высокие температуры при требуемых расходах и составах газов. Существует проблема поиска практических способов нейтрализации окислов азота в выхлопных газах таких ЭДУ. Для решения этой проблемы предлагается провести комплекс расчетно-экспериментальных исследований с использованием методов математического моделирования и физического эксперимента. Расчетно-экспериментальные исследования синтеза плазменных покрытий с особыми свойствами из дисперсных материалов микронного и нанометрового размера, включающие диагностику высокотемпературных процессов, анализ микроструктуры, фазовых превращений и функциональных характеристик покрытий. 8.4. Разработка плазмотронов с высокими ресурсными характеристиками и рабочим давлением для аэродинамических испытаний гиперзвуковых ЛА, для применения в геотермальной энергетике, нефте- и газодобыче, а также для создания новых плазменных технологий извлечения редких, редкоземельных, рассеянных, цветных и драгоценных металлов из минерального сырья и техногенных отходов. В условиях непрерывно ухудшающейся сырьевой базы остро стоит необходимость разработки новых технологий комплексного извлечения редких, редкоземельных, рассеянных, цветных и драгоценных металлов из минерального сырья и техногенных отходов. Плазменные источники тепла обеспечивают возможность независимой регулировки температуры и химического состава реагирующей системы и тем самым обеспечивают возможности создания новых технологий комплексной переработки сырья.