CC BY
20
Ключевые слова: быстротвердеющий бетон, модифицированный портландцемент, ранняя прочность, комплексный модификатор, поровая структура.
Mazurak Т.А., Marushchak U.D., Ivasiv I.S. Rapid Hardening concretes based on the modified Portland cements.
This paper analyzes the methods of obtaining Rapid Hardening concretes. It is shown that modifying of Portland cement compositions by organic and mineral admixtures provides obtaining Rapid Hardening concretes, which are characterized by a high specific (Rcom2/Rcom28 = 0.63) and standard (Rcom28 = 68.1 MPa) strength, low porous structure, high corrosion resistance (Cie„rf=1.21 and Ccom=1.19). High building and technical properties of designed concretes determine their durability and wide application in the monolithic construction and precast concrete technology.
Key words: Rapid Hardening concrete, modified Portland cement, early strength, complex modifier, pore structure.
УДК 681.325.2 Acnip. Д.В. Невтський; проф. В.А. Павлиш, канд. техн. наук;
доц. Л.1. Закалик, канд. техн. наук - НУ '^Miecbm полтехшка"; доц. С.Ю. Лебiдь, канд. техн. наук - Львiвська фiлiя Свропейського
ушверситету
НАНОРОЗМ1РН1 Д1ЕЛЕКТРИЧНО-НЕОДНОР1ДН1 СТРУКТУРИ, ОТРИМАН1 МЕТОДОМ 0ПТИЧН01 ФОТОЛ1ТОГРАФН
Проаналiзовано методи отримання хвилеводiв на дiелектрично-неоднорiдних структурах "закритого" та "вщкритого" типу. Запропоновано i дослщжено, для форму-вання хвилеводiв "вщкритого" типу, метод поетапно'1 оптично'1 фотол^ографн з вико-ристанням як джерела свила свггловипромшюючого дюда (СВД) з довжиною хвшп 410 нм та 365 нм. Розроблено технологвд виготовлення шаблона i маски для отримання хвилеводiв рiзноï конф^ураци i необхщних розмiрiв. Запропонований метод мае високу роздшьну здатнiсть, що забезпечуе необхiднi розмiри хвилеводiв для збудження плаз-мон-поляритонш.
Ключовi слова: дiелектрично-неоднорiднi структури, плазмон-поляритонова хви-ля, оптична фотолiтографiя, свiтловипромiнюючий дюд.
Вступ. За останш юлька ротв з'явилися цiкавi дослiдження, спрямованi на вивчення поверхневих плазмонiв, що вдаривае перспективу створення оп-тичних пристро!в нового поколiння [1-3]. Для реалiзацiï таких пристро!в необ-хвдно вибрати метод створення нанорозмiрних структур, яю можуть бути "вщ-критого" чи "закритого" типу. Ан^з методов "закритого" типу [4] показав, що формування таких структур е недощльним у зв'язку iз складнiстю !х формуван-ня. Дiелектрично-неоднорiднi нанорозмiрнi структури "вдаритого" типу наба-гато простiшi у формуванш й створюють зручний доступ для !х дослiдження.
Для отримання хвилеводiв "вiдкритого" типу використано метод двофо-тонно! полiмеризацiï [5]. П!д час формування структури використовували нега-тивний органiчно-неорганiчний гiбридний фоторезист, а для засвики його -фемтосекундний лазер з довжиною хвилi 515 нм та тривалктю шпульса 250 фс. Враховуючи те, що фемтосекундний лазер е досить дорогий i чутливий до нав-колишнього середовища, у цiй роботi запропоновано формування нанорозмiр-них структур "ввдкритого" типу методом оптично! фотолiтографiï.
Основна частина. Процес створення raHopo3MipHKx структур noTpi6ro починати i3 очищення пiдкладки, адже вщ цього залежить якiсть отриманих ре-зультатiв. Очищення повеpхнi скла проводять з допомогою ультразвукових хвиль, якi вiд генератора спрямовують у ванну заповнену ацетоном. Скло зану-рюемо в ацетон на 30 с, тсля цього промиваемо у дистильованш водi.
Процес напилення золота чи сpiбла проводиться у вакуума Для виготов-лення маски використовуемо сpiбло товщиною 1 мкм, а для виготовлення зраз-ка - золото товщиною 50 нм. Залежно вiд часу напилення можна контролювати потpiбну товщину металево! плiвки.
Для отримання пpовiдних каналiв вщповщно! конфпурацп створюемо шаблон з допомогою пакета прикладних програм, зокрема Adobe. Задаючи па-раметри товщини лiнiй, формуемо потpiбну структуру у колi pадiусом 20 см (рис. 1). Для отримання яюсного зображення, файл потpiбно збеpiгати у форматах AI, PDF, EPS, CDR, DWG.
Рис. 1. Робоче eiKHo програми Adobelllustrator з структурами рЪних конфкурацш
Друк шаблону проводиться струменевим принтером, на птвщ. Шсля отримання шаблону потрiбно провести наочний якiсний аналiз на вiдсутнiсть не-очiкуваних перетишв чи зайвих бших лiнiй.
Наступним кроком е нанесення позитивного фоторезисту марки 81813 методом стн-покриття (8ртСоайи§), який схематично показано на рис. 2 [6]. Установка для процесу стн-покриття показана на рис. 3.
\
Рис. 2. Схема методу стн-покриття (SpinCoating)
Рис. 3. Установка для процесу стн-покриття
Для яюсного нанесения фоторезиста та отримання потр1бно1 висоти по-лiмера (150 нм), потрiбно дотримуватися певних параметрiв, а саме: швидкiсть обертання скла в установщ спiн-покриття (SpinCoating) - 3000 об/хв i час обер-тання скла 30 с. Графш залежностi висоти формування полiмеру вщ швидкостi обертання скла наведено на рис. 4. ззооо
30500 28000 25500 23000 g 20500
ш 18000
15500 13000 10500 8000
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Швидюстъ обертання [об/хв]
Рис. 4. Залежмсть висоти формування полiмера (S1813) eid meudKocmi обертання
скла [7]
Завершивши процес нанесення позитивного фоторезисту, потрiбно про-тягом 50 с витримати дослщний зразок за температури 115 0С, тсля чого можна приступити до процесу полiмеризащí, котрий проводиться з допомогою джере-ла освгглення (СВД) з довжиною хвит 410 нм i лiнзи у масштабi 1:10 (рис. 5).
Для отримання готово'1 маски пiсля опромшення свiтлом слiд провести травлення полiмеризованого полiмера органiчним розчинником (15 с), а отсля травлення срiбла у солянш кислотi (20-30 с).
Рис. 5. Схема процесу зменшення розмiрiв структур у масштабi 1:10: а) свтло СВД з довжиною хвилi 410 нм; б) лшза; в) попередньо тдготовлений шаблон Ыаметром 20 см; г) отримана маска дiаметром 2 см
Наступним кроком е процес зменшення розмiрiв структури до масштабу 1:100 та створення дослщного зразка. Процес отримання дослщного зразка на золой подiбний до процесу отримання маски на срiблi, але в цьому випадку ви-користовуеться негативний полiмер марки шг-№Ь 6000.1Е, а в якосп джерела освшлення (СВД) з довжиною хвии 365 нм та систему лшз. Методом стн-пок-риття отримано висоту полiмера 100 нм, при використаннi швидкост оберту 3000 об/хв протягом 30 с [8]. Завершивши процес полiмеризащi, потрiбно прот-равити не полiмеризований полiмер у розчинi трихлорметилi i промити експе-риментальний зразок у дистильованш водi.
Отриманi результати зображено на рис. 6.
Рис. 6. Зображення отриманих структур зроблеш з допомогою електронного мшроскопа: а) зiркоподiбнi структури; б) лтйш структури
Висновки. Застосування запропоновано! технологií дае змогу спростити i здешевити процес отримання дiелектрично-неоднорiдних нанорозмiрних структур для формування хвилеводiв з використанням поверхневих плазмон-по-ляритонових хвиль. Зразки, отриманi методом оптично! фотолггографп, вщзна-чаються чiткiстю лшш, крутими стшками полшеризованого чи засвiченого фоторезиста, а також можна сформувати провщш канали рiзноí конфкурацц. Метод, котрий апробовано, може повшстю замiнити двофотонну полшеризащю.
Особлива подяка колективу спiвробiтникiв вiддiлу нанотехнологш лазерного центра Ганновера (LZH), Нмеччина, за можливiсть проведения експе-риментiв.
Лiтература
1. Villa F.J. Photonic crystal to photonic crystal surface modes: narrow-bandpass filters / F. Villa, Gaspar-Armenta J. // Optics Express. - 2004. - Vol. 12, Issue 11. - Pp. 2338-2355.
2. Reinhardt C. Direct laser-writing of dielectric-loaded surface plasmon - polariton waveguides for the visible and near infrared / C. Reinhardt, A. Seidel // Applied Physics A. - 2010. - No. 10. - Pp. 347-352.
3. Dellis S. Electrochemical synthesis of large diameter monocrystalline nickel nanowires in porous alumina membranes / S. Dellis, A. Christoulaki, N. Spiliopoulos, D.L. Anastassopoulos, A.A. Vradis // Journal of Applied Physics, 2013. - Vol. 114 (16) art. No. 164308.
4. Lau K.H.A. Highly sensitive detection of processes occurring inside nanoporous anodic alumina templates: A waveguide optical study / Lau K.H. A., Tan L.S., Tamada K., Sander M.S., Knoll W. // J. Phys. Chem. B, 2004. - Vol. 108, 10812-10818.
5. Nevinskyi D. Two-Photon Polymerization: Formation of Nanoscale Elements / Nevinskyi D., Zakalyk L., Pavlysh V., Lebid S. // TCSET'2014, February 25 - March 1, 2014, Lviv-Slavske, Ukraine. - Pp. 283-285.
6. Hall D. Spin Coating of Thin and Ultrathin Polymer Films / Hall D. Underhill P., Torkel-son J.M. // Polymer engeneering and science, december. - 1998. - Vol. 38, No. 12.
7. McGill Nanotools - Microfab. [Electronic resource]. - Mode of access http://mnm.-physics.mcgill.ca/content/s1813-spin-coating.
8. MicroChem. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.microchem.com/PDFs_MRT/-mr-nil6000E_overview_.pdf.
Невинский Д.В., Павлыш В.А., Закалык Л.И., Лебидь С.Ю. Нанораз-мерные диэлектрически-неоднородные структуры, полученные методом оптической фотолитографии
Проанализированы методы получения волноводов на диэлектрически-неоднородных структурах "закрытого" и "открытого" типа. Предложен и исследован, для формирования волноводов "открытого" типа, метод поэтапной оптической фотолитографии с использованием в качестве источника света светоизлучающего диода (СИД) с длиной волны 410 нм и 365 нм. Разработана технология изготовления шаблона и маски для получения волноводов различной конфигурации и необходимых размеров. Предложенный метод имеет высокое разрешение, что обеспечивает необходимые размеры волноводов для возбуждения плазмон-поляритонов.
Ключевые слова: диэлектрически-неоднородные структуры, плазмон-полярито-новая волна, оптическая фотолитография, светоизлучающий диод.
Nevinskiy D. V., Pavlysh VA., Zakalyk L.I., Lebid S. Yu. Nanoscale Dielectric Heterogeneous Structures Formed by Photolithography
Formation methods of waveguides on "closed" and "open" type dielectric inhomogene-ous structures are reviewed. The method of phased optical photolithography with light-emitting diode (LED) with a wavelength of 410 nm and 365 nm as a light source to form waveguides of "open" type is proposed and investigated. The manufacturing technology of the pattern and the mask to produce waveguides of different shapes and sizes were developed. The pro-
posed method is supposed to have a high resolution, providing the required dimensions waveguide to excite plasmon polaritons.
Key words: inhomogeneous dielectric structures, plasmon poliariton, photolithography, light-emitting diode.
УДК 656.13 Ст. викл. 1.В. Паснак, канд. техн. наук;
ст. викл. О.В. Придатко; магктрант Н.В. Шаркевич -Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
АНАЛ1З ТА УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОД1В ПРОГНОЗУВАННЯ АВА-Р1ЙНОСТ1 ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В
Проан^зовано юнукга методи прогнозування аваршност транспортних засобiв та встановлено, що зазвичай вони базуються на статистичних результатах юлькосп ДТП за попередш промiжки часу (мiсяць, рiк тощо). Удосконалено iснуючий метод прогнозування кшькост ДТП шляхом застосування трендових моделей iз достовiрнiстю апрокси-мацн Я2 = 1,00. З метою шдвищення точностi прогнозування запропоновано використо-вувати вибiрку з трьох значень. Для прикладу, наведено результати прогнозування кшь-костi ДТП з потершлими в Укра'л'ш на 2014 р. iз використанням удосконалено! методики.
Ключовi слова: дорожньо-транспортна пригода, математичний аналiз, статистичнi данi, прогнозування, трендовi модели
Постановка проблеми. Володiння iнформацieю про сучасний стан проблем на транспорта, отримано!' за допомогою рiзноманiтних методик досль джень i аналiзу даних, е передумовою планування i проектування вулично-дорожньо!' мережi та вдосконалення органiзацií дорожнього руху. Це е базисом для обфунтування запропонованих ршень щодо вiдповiдностi iснуючим проблемам, усунення наявних недолiкiв та покращення умов функцiонування тран-спортно!' системи.
Аналiз аварiйностi е складовою частиною оцiнювання рiвня безпеки дорожнього руху та мае на мета створення iнформацiйного шдфунтя для роз-роблення заходiв щодо полiпшення умов руху транспортних потоюв [1]. Варто пам'ятати, що кожна дорожньо-транспортна пригода (ДТП) е передуам випад-ковим явищем i не завжди завдяки кнуючнм математичним моделям можливо достовiрно ощнити ймовiрнiсть виникнення ДТП чи спрогнозувати 1х кiлькiсть.
Аналiз останнiх дослвджень i публiкацiй. Вiдомо роботи, ят стосують-ся прогнозування на транспорта, зокрема [2-6]. У робота [2] здайснено аналiз к-нуючих методов кiлькiсного оцiнювання та методiв прогнозування стану ава-рiйностi та наголошено на необхiдностi 1х подальшого розроблення та вдосконалення. Окреме дослщження [3] стосуеться оцiнювання та прогнозування ймо-вiрностi здiйснення водiем (чи окремою групою водiíв) ДТП.
У робота [4] розроблено математичну модель прогнозування середньо-рiчноí кiлькостi ДТП на перетиш автомобiльних дорiг на одному ршш на шд-сташ застосування iмовiрностi виникнення конфлiктних ситуацш мiж транспор-тними засобами в конфлштних точках та на перетиш загалом. У роботi [5] запропоновано шдхщ до прогнозування кшькоста транспортних засобiв, що пот-рапляють у ДТП на основi принципов логiки ймовiрностей. Киргизький учений С. Каркв у своíх працях розглядае модел^ що дають змогу передбачати ймовiр-нiсть потрапляння водiя у ДТП за датою його народження.
