Область исследований

• Теория и практика цепных реакций, процессов газофазного горения и взрыва
• Химическое регулирование процессов горения, взрыва и детонаций газов
• Элементарные реакции свободных атомов и радикалов
• Гетерофазные реакции синтеза диэлектрических, полупроводниковых и защитных пленок, ультрадисперсных порошков
• Спектроскопия пламен
• Гетерогенно-каталитические процессы, каталитическое горение

Основные результаты

• Выявлен основной фактор, определяющий закономерности процессов газофазного горения и взрыва в условиях, важных для практики: показано, что в отличие от общепринятых ранее представлений, разветвленно-цепной механизм, конкуренция размножения и гибели активных промежуточных частиц являются определяющим фактором горения и взрыва газов не только в узкой области давлений в десятки и сотни раз ниже атмосферного, но также при атмосферном и более высоких давлениях. Саморазогрев становится значительным лишь в ходе цепного горения и находится в положительной обратной связи с цепной лавиной. На этом основании получила объяснение большая совокупность ранее необъяснимых особенностей процессов горения и взрыва. Стало возможным предсказать и обнаружить новые закономерности, использовать их для эффективного управления горением и взрывом.
• На основании разрабатываемой в лаборатории теории неизотермических цепных процессов предсказано и обнаружено наличие двух кинетических режимов развившегося горения. В одном из них единственным фактором, обеспечивающим лавинный характер процесса, является прогрессирующее размножение активных промежуточных частиц (цепная лавина), усиливаемая саморазогревом. Во втором режиме - цепно-тепловом взрыве, наряду с цепной лавиной прогрессирующий характер приобретает также ускорение саморазогрева (тепловая лавина). Выявлены кинетические и макрокинетические особенностей этих режимов, сформулированы условия их реализации.
• Предсказано и осуществлено эффективное химическое регулирование на молекулярном уровне всех режимов газофазного горения, в том числе распространения пламени, цепно-теплового взрыва и развившейся детонации, путем использования малых добавок ингибиторов и промоторов с заданным молекулярным строением. Предложены высокоэффективные, коррозионно-безопасные, недорогие ингибиторы, позволяющие управлять макрокинетикой горения и взрыва. Ингибиторы успешно прошли испытания в различных организациях, получили положительную оценку межведомственной комиссии, защищены патентами России и США. Некоторые из предложенных ингибиторов уже нашли практическое применение в Испытательном центре ЦИАМ.
• Определен вид функциональный зависимости удельной скорости разветвленно-цепных реакций от температуры, принципиально отличной от закона Аррениуса и разный в зависимости от соотношения скоростей разветвления и обрыва реакционных цепей. С учетом этой зависимости получили объяснение чувствительность кинетики горения и взрыва к малым примесям, легкость перехода цепного горения в цепно-тепловой взрыв, "аномально" сильная зависимость скорости реакции горения от температуры.
• Обнаружено явление гетерогенного развития (продолжения и разветвления) реакционных цепей, на базе учета которого получил объяснение ряд закономерностей процессов горения, взрыва, детонации и крекинга, не находивших ранее объяснения. Использование явления позволяет варьировать критические условия осуществления различных режимов горения, в том числе- воспламенения и распространения пламени.
• Обнаружен и исследован класс быстрых гомолитических реакций прямого замещения атомов в многоатомных молекулах термически равновесными атомарными реагентами. Для ряда реакций этого типа определены аррениусовские параметры и характеристики активированных комплексов, обеспечивающих более быстрое их протекание по сравнению с обычными реакциями отрыва атомов из молекул. Показана важная роль обнаруженных реакций в процессах, протекающих при участии атомарных реагентов, в том числе - в горении, пиролизе и изотопном обмене.
• Методами ЭПР, ЛМР и оптической спектроскопии в зоне пламени различных процессов горения, важных для практики и теории, впервые идентифицированы свободные атомы и радикалы-ведущие активные промежуточные частицы. Выявлены основные реакции и роль этих частиц в механизме процессов.
• Разработаны прецизионные методы определения констант скорости элементарных реакций. Некоторые из этих методов нашли применение также в других научных учреждениях, в том числе - в США. Определены константы скорости ключевых стадий ряда важных для практики процессов горения и взрыва Полученные величины подтверждены другими исследователями.
• Развита теория фазообразования, сопровождающего процессы цепного горения и пиролиза, и на этом основании разработаны низкотемпературные методы (в области 300 -400 К) получения диэлектрических, полупроводниковых и защитных слоев, в том числе без физического стимулирования. Методы защищены патентами РФ.
• Обнаружена низкотемпературная (400 К) хемиионизация, сопровождающая процессы цепного горения неорганических летучих гидридов. На этом основании предложены методы варьирования характеристик этих процессов, а также свойств и морфологии твердой фазы с помощью постоянного электрического поля в отсутствии разряда.
• Выяснен разветвленно-цепной характер реакций горения фосфина, моногермана и дихлорсилана с хлором, показана энергетическая природа реакционных цепей в этих процессах.
• Выявлены основные реакции развития и обрыва цепей в ряде важных для теории и практики процессов горения и пиролиза, в том числе: окисления и распада гидразина, треххлористого азота, окисления оксида углерода, сероуглерода. Благодаря этому получили объяснение практически все наблюдаемые закономерности этих процессов, в том числе не находившие объяснения ранее.