The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются металлические токосъёмники с модификацией их поверхности, а также установка пламенного синтеза графена на токосъёмники с горелочным устройством и процесс горения предварительно перемешанной горючей смеси для определения параметров устойчивого горения от вида топлива со стабилизацией температуры в зоне синтеза графена.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны - беткі қабаты түрлендірілген металдық ток өткізгіштер, ток өткізгіштердің бетінде графеннің жалынды синтезін жүзеге асыруға арналған жалынды (оттық) қондырғы, сондай-ақ әртүрлі отын түрлері үшін тұрақты жану режимдерін айқындауға және графен синтезі аймағындағы температураны тұрақтандыруға мүмкіндік беретін алдын ала араластырылған жанғыш қоспаның жану процесі жатады.

Aim of work (in Russian) : Цель работы - выбор металлических токосъёмников с модификацией их поверхности, а также создание установки пламенного синтеза графена с разработкой эффективного горелочного устройства и её тестирование для определения условий устойчивого горения со стабилизацией температуры в зоне синтеза графена в зависимости от вида топлива.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты – беткі қабаты түрлендірілген металдық ток өткізгіштердің ұтымды түрлерін таңдау, сондай-ақ графенді жалында синтездеуге арналған тиімді жалынды құрылғысы бар қондырғыны жасау және сынақтан өткізу. Бұл қондырғы әртүрлі отын түрлері үшін графен синтезі аймағындағы температураны тұрақтандырумен қатар, тұрақты жану шарттарын айқындауға мүмкіндік береді.

Методы исследования (на русском) : Модификация поверхности токосъёмников проводилась механической и лазерной обработкой. Анализ морфологических и структурных свойств модифицированных поверхностей токосъёмника проводили рентгенофлуоресцентным и рентгенофазовым анализаторами, на СЭМ и оптическим методами. Тестирование горелочного устройства проводили при горении предварительно перемешанной пропан-кислород-аргонной смеси. Расходы газов контролировались расходомерами фирмы Alicat Scientific серии M. Температуру в пламени измеряли хромель-алюмелевой термопарой и контролировали термометром Center 309. Шаг каждой точки измерения составлял 0,5 см, а за начальную точку отсчета было взято основание стабилизатора горелки.

Методы исследования (на казахском) : Ток өткізгіштердің бетінің модификациясы механикалық және лазерлік өңдеу арқылы жүргізілді. Түрлендірілген ток өткізгіш беттерінің морфологиялық және құрылымдық қасиеттері рентгенфлуоресценттік және рентгенфазалық талдау әдістерімен, сондай-ақ сканерлеуші электрондық микроскопия (СЭМ) және оптикалық зерттеу тәсілдері арқылы анықталды. Жалынды қондырғының жұмысы алдын ала араластырылған пропан–оттегі–аргон қоспасының жану режимінде сыналды. Газ шығындары Alicat Scientific компаниясының M сериялы шығын өлшегіштерімен бақыланды. Жалын температурасы хромель–алюмель термопарасымен өлшеніп, Center 309 термометрі арқылы қадағаланды. Әрбір өлшеу нүктесінің қадамы 0,5 см болды, ал бастапқы есеп нүктесі ретінде жалынды қондырғы стабилизаторының негізі алынды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Были выбраны токосъёмники как на основе чистого никеля, так и металлы с разным процентным содержанием никеля (нержавеющая сталь, инконель, монель). Были получены результаты по исследованию морфологических и структурных свойств модифицированных поверхностей токосъёмников. Установлено, что лазерная обработка поверхности токосъёмника является высокоточным и гибким методом локального травления, позволяющим формировать разнообразные микро- и наноструктуры. Была спроектирована и изготовлена установка, а также горелочные устройства для синтеза графена на токосъёмники. Установлено, что режим горения при соотношении С/О в диапазоне (0,6-0,8) для предварительно перемешанного пропан-кислород-аргонного пламени является предпочтительным, так как наблюдается устойчивая температура в диапазоне (850-950)оС, необходимая и достаточная для синтеза графена на поверхность токосъёмника.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Таза никель және құрамында никельдің әртүрлі пайыздық мөлшері бар металдардан (тот баспайтын болат, инконель, монель) жасалған ток өткізгіштер таңдап алынды. Ток өткізгіштердің модификацияланған беттерінің морфологиялық және құрылымдық қасиеттерін зерттеу бойынша нәтижелер алынды. Зерттеулер нәтижесінде ток өткізгіштердің бетіне лазерлік әсер ету әртүрлі микро- және наноқұрылымдарды қалыптастыруға мүмкіндік беретін жоғары дәлдікті әрі икемді жергілікті өңдеу әдісі екені көрсетілді. Ток өткізгіштердің бетінде графенді синтездеуге арналған қондырғы, сондай-ақ жалын шығаратын құрылғылар жобаланып, жасалды. Алдын ала араластырылған пропан–оттегі–аргон жалыны үшін C/O қатынасы (0,6–0,8) диапазонында жану режимі ұтымды екені көрсетілді, өйткені осы аралықта ток өткізгіш бетінде графен синтезі үшін қажетті және жеткілікті 850–9500 C температурасының тұрақтануы байқалды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработанная установка пламенного синтеза графена представляет собой модульный экспериментальный комплекс, включающий коаксиальную диффузионную горелку, систему подготовки и подачи газов и жидких прекурсоров, узел испарения топлива, регулируемый механизм позиционирования токосъёмников и вытяжную систему. Конструкция позволяет работать как с газообразным, так и с жидким топливом, обеспечивая широкий диапазон рабочих режимов. Установка рассчитана на получение стабильной температуры в зоне 850–950 °С, необходимой для синтеза графена на металлических подложках. Использование массовых расходомеров обеспечивает высокую точность дозирования газов, а регулируемая конструкция держателя позволяет контролировать положение токосъёмника в зоне максимального теплопереноса. Установка энергоэффективна, не требует вакуумных условий и использует доступные углеводородные топлива (пропан, этанол), что значительно снижает себестоимость проведения синтеза. По сравнению с традиционными CVD-методами оборудование характеризуется простотой эксплуатации, низкими эксплуатационными затратами и высокой скоростью проведения эксперимента.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Графеннің жалынды синтезіне арналған қондырғы коаксиалды диффузиялық жалынды қондырғыны, газдар мен сұйық прекурсорларды дайындау және беруге арналған жүйені, отынды буландыру торабын, ток өткізгіштерді дәл орналастыруға мүмкіндік беретін реттелетін позициялау механизмін және ауа тартқыш жүйені қамтитын модульдік эксперименттік кешен болып табылады. Конструкция газбен де, сұйық отынмен де жұмыс істеуге мүмкіндік беріп, жұмыс режимдерінің кең диапазонын қамтамасыз етеді. Қондырғы металлдан жасалған ток өткізгіштердің бетінде графенді синтездеу үшін қажетті 850–9500 C температуралық аймағында тұрақты режимді алу мақсатында жобаланған. Массалық шығын өлшегіштерді қолдану газ ағындарын жоғары дәлдікпен дозалауды қамтамасыз етеді, ал ұстағыштың басқарылатын конструкциясы ток өткізгішті максималды жылу беру аймағында бақылап, басқаруға мүмкіндік береді. Қондырғы энергияны үнемдейді, вакуумдық жағдайларды қажет етпейді және оңай қолжетімді көмірсутекті отындарды (пропан, этанол) пайдаланады, бұл синтездің құнын айтарлықтай төмендетеді. Дәстүрлі CVD-әдістерімен салыстырғанда, бұл жабдық пайдаланудағы қарапайымдылығымен, эксплуатациялық шығындарының төмендігімен және эксперименттерді жоғары жылдамдықпен жүргізу мүмкіндігімен ерекшеленеді.

Level of implementation (in Russian) : Созданная установка и разработанные режимы синтеза прошли полный цикл лабораторных испытаний, включающий выбор подложек, модификацию поверхности, исследование морфологических свойств, разработку горелочных устройств и анализ температурных профилей. Экспериментальный комплекс полностью функционирует и готов к использованию в рамках дальнейших научно-исследовательских работ.

Level of implementation (in Kazakh) : Жасалған қондырғы мен әзірленген синтез режимдері зертханалық сынақтардың толық циклынан өтті, оған металл ток өткізгіштерді таңдау, олардың беткі қабатын түрлендіру, морфологиялық қасиеттерін зерттеу, жалын шығаратын қондырғыларды жобалау және температуралық профильдерді талдау кезеңдері кірді. Эксперименттік кешен толық көлемде жұмысқа дайын және кейінгі ғылыми-зерттеу жұмыстарында пайдалануға дайын.

Efficiency (in Russian) : Проведённые исследования подтвердили высокую эффективность разработанных методов синтеза. Режим с отношением C/O = 0,7 обеспечивает устойчивое пламя с оптимальным сочетанием температуры и количества углеродных радикалов, необходимых для формирования графеновых слоёв. Лазерная и механическая модификация поверхности токосъёмников позволила увеличить плотность зародышевых центров, улучшить адгезию и контролировать толщину графеновых структур.

Efficiency (in Kazakh) : Жүргізілген зерттеулер әзірленген синтез әдістерінің жоғары тиімділігін растады. C/O = 0,7 қатынасына сәйкес келетін режим графен қабаттарының түзілуі үшін қажетті температура мен көміртекті радикалдар мөлшерінің қажетті үйлесімін қамтамасыз ететін тұрақты жалын режимін береді. Ток өткізгіштердің бетіне жүргізілген лазерлік және механикалық модификация бастапқы түзілім (зародышеобразование) орталықтарының тығыздығын арттыруға, адгезияны жақсартуға және графендік құрылымдардың қалыңдығын бақылауға мүмкіндік берді.

Field of application (in Russian) : Результаты работы и созданная установка могут быть использованы в области разработки новых электродных материалов для электрохимических источников энергии: суперконденсаторов, литий-ионных, натрий-ионных и гибридных аккумуляторов. Металлические токосъёмники с графеновыми покрытиями обладают улучшенной проводимостью, устойчивостью к коррозии и повышенной электрохимической стабильностью.

Field of application (in Kazakh) : Жүргізілген жұмыстың нәтижелері және жасалған қондырғы электрохимиялық энергия көздеріне арналған жаңа электродтық материалдарды әзірлеу саласында – суперконденсаторларда, литий-ионды, натрий-ионды және гибридті аккумуляторларда – пайдаланылуы мүмкін. Графен жабыны бар металл ток жинағыштары жақсартылған өткізгіштік, коррозияға төзімділік және жоғары электрохимиялық тұрақтылықты көрсетеді.