Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.

Физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ разработали новый подход к созданию материалов водородной энергетики, основанный на управлении дефектной структурой и иерархической архитектурой материала. Подход позволяет перейти от традиционного подбора составов и добавок к проектированию материалов с заданными характеристиками хранения и транспорта водорода.

Коллектив ученых Томского политехнического университета и Китая предложил использовать производные кумарина для подавления роста бактерий и биопленок, которые они снижают эффективность антибиотиков. Исследования показали, что синтезированные вещества обладают антибактериальным действием, для подавления роста вредных бактерий необходима концентрация всего в 20-80 микрограммов на миллилитр. Разработка может лечь в основу новых антимикробных покрытий медицинских устройств и средств против устойчивых штаммов бактерий.

Ученые Томского политехнического университета представили новую математическую модель изотопологов метиленхлорида. Эта молекула участвует в процессах глобального потепления и разрушения озонового слоя. Модель ТПУ надежно предсказывает спектры и переходы внутри молекулы в возбужденном состоянии и в широком диапазоне частот. Благодаря этому технология политехников позволяет в 400 раз точнее, по сравнению с известными мировыми данными, предсказывать поведение молекулы.

Ученые Томского политехнического университета в составе научной коллаборации разработали модель анализа динамики компаний — технологических лидеров, которая учитывает двойственность стратегий лидерства — агрессивную и консервативную и позволяет оценивать устойчивость и динамику показателей фирм-лидеров. Результаты исследования в будущем помогут выстраивать планы стратегического развития предприятий.

Ученые Томского политехнического университета исследовали, как добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) с разной концентрацией влияет на формирование и свойства литиевого феррита. На сегодняшний день, этот материал используют, например, при изготовлении сердечников трансформаторов, антенн, устройств магнитной записи. В перспективе, выявленные политехниками закономерности делают литиевый феррит привлекательным для использования в СВЧ-устройствах, например, в качестве фазовращателей, переключателей, циркуляторов.

Ученые Томского политехнического университета провели комплексное исследование и установили, что изделия из титановых сплавов, напечатанные на 3D-принтере, подвержены наводороживанию сильнее, чем литые. Результаты исследования дают «живую» картину процессов структурно-фазовой трансформации в сплаве при наводороживании и могут помочь усовершенствовать технологии получения и постобработки аддитивно полученных титановых сплавов.

Ученые ТПУ представили физическую модель, которая объясняет, как скорость горячего воздушного потока влияет на процесс дробления капель водоугольного топлива в энергетических установках и его эффективное сжигание. Модель политехников в будущем может лечь в основу создания новых систем распыления. Это позволит сделать сжигание угля экономичнее и экологичнее.

Ученые ТПУ совместно с коллегами провели эксперименты и с высокой точностью предсказали кинетические характеристики воспламенения и сгорания топлива с добавлением воды. Результаты показали, что топливо с небольшой добавкой воды сгорает на 7-14% быстрее по сравнению с однородным углеводородным топливом. В будущем это может помочь в разработке более экологичных и ресурсоэффективных систем сжигания альтернативных топлив.

Исследователи Томского политеха совместно с российскими коллегами разработали систему, которая позволяет с помощью сейсмических датчиков взвешивать транспортные средства, движущиеся со скоростью до 70 километров в час. При этом система способна различать колебания от измеряемого объекта и отделять их от помех, создаваемых работающей дорожной техникой или другими автомобилями, движущимися по соседней или встречной полосе. Эффективность предложенного подхода доказана результатами полевых испытаний.

Ученые ТПУ совместно с коллегами из Новосибирска разработали модель, которая позволяет определить оптимальные условия для обеспечения максимального срока службы аккумуляторной батареи электробуса. Она учитывает степень заряженности батареи, температурные режимы, количество пассажиров и скорость движения транспорта. Модель доказала свою эффективность во время экспериментов на реальных городских и пригородных маршрутах.

Исследователи ТПУ в составе международной научной коллаборации проанализировали глобальную потребность в медицинском обслуживании пациентов с острыми и хроническими заболеваниями. В рамках популяционного исследования проводилась оценка и интерпретация большого объема статистических данных из Глобального исследования бремени болезней, травм и факторов риска 2019 года. Понимание динамики и требований как неотложной, так и хронической помощи имеет жизненно важное значение для создания надежной системы здравоохранения, способной удовлетворять разнообразные и меняющиеся потребности населения во всем мире.

Ученые ТПУ в составе научной группы провели комплексное исследование дисперсных магнитоэлектрических наночастиц ультрамалого размера и возможности их функционализации. Исследование показало, что наночастицы способны не только активировать, но и тормозить клеточные процессы с помощью магнитного поля. Такой подход в перспективе может стать основой для разработки новых методов лечения на основе нанотехнологий, например, в онкотерапии и регенеративной медицине.

Ученые ТПУ работают над созданием новых видов наноструктурных сорбентов, эффективных для использования при пониженных температурах. Проект направлен на решение проблемы удаления из водных сред Арктической зоны токсичных тяжелых металлов и микробиологических загрязнений.

Ученые ТПУ предложили новый подход 3D-печати широко используемых, например, в металлургии и изготовлении стекла, материалов — пористых алюмосиликатных огнеупоров. Политехники подобрали состав чернил для 3D-печати и изготовили образцы огнеупоров на разработанном в ТПУ 3D-принтере. Технология позволяет ускорить процесс производства материалов. Кроме того, полученные образцы отличаются перспективными свойствами — прочностью и высокой стойкостью к проникновению шлака.

Ученые ТПУ провели эксперименты по изучению бинарных столкновений капель воды, содержащих мелкие твердые частицы. Полученные результаты помогут модернизировать и оптимизировать промышленные установки мокрой очистки воздуха и газов.

Ученые ТПУ предложили уникальный метод получения объемных композитных материалов с металлической матрицей. Уникальность предложенного подхода заключается в in situ совмещении металлического матричного материала и армирующего керамического компонента, которые исключают образование высокой пористости и рекристаллизации образцов. Испытания показали, что композиты, разработанные в ТПУ, до четырех раз тверже аналогов.

Ученые Инженерной школы природных ресурсов ТПУ изучили вторичные минералы — карбонаты и цеолиты — вулканических пород с участков Северо-Минусинской котловины Минусинского прогиба (Хакасия). Полученные данные помогут лучше понимать, как именно вторичные минералы влияют на изменение свойств вулканитов, их потенциальную нефтегазоносность и перспективы использования в качестве резервуаров для закачки углекислого газа.

Коллаборация ученых Томского политехнического университета и Института теплофизики СО РАН провела численное исследование и математически рассчитала, как и при каких условиях происходит деформация капель воды при ударении с твердой поверхностью. Численный подход позволил на семь процентов точнее предсказывать процесс растекания капель после удара. Результаты исследования ученых могут лечь в основу решения задач вычислительной гидродинамики, например, создания новых технологий струйной печати, распыления лакокрасочных изделий и противообледенения.

Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха разработали новые магнитоэлектрические наноструктуры на основе биосовместимых материалов. Это позволяет использовать их в биомедицине, например, для изготовления на их основе композитных материалов для регенеративной медицины, биосенсоров, адресной доставки лекарств. Магнитные и магнитоэлектрические свойства дают возможность управлять соответственно перемещением и поверхностным зарядом наноструктур. Наночастицы могут быть легко модифицированы под конкретные задачи и, в отличие от зарубежных аналогов, не содержат токсичных материалов.