The paper presents the results of creep measurement in common pine wood at different scales ranging from nano to macro by means of continuous nanoindentation. It is shown that wood structure elements pertaining to different scale levels make different contribution to steady creep rate.

Ice as a construction material has a number of advantages in Arctics. It is local renewable ecologically safe resource, and it does not require supplying from mainland. However, mechanical characteristics of natural ice is rather low. Potential of known techniques of ice strengthening employing reinforcement by microfibers or macroscopic components is limited. The paper describes strengthening of ice matrix using nanodisperce silica particles. Sixfold reduction of grain size induced by adding 10% wt of SiO2 nanoparticles results in 2.5 times increase in strength limit in uniaxial compression test and more than an order of magnitude increase in fracture energy.

The paper presents the results of mechanical properties scanning by means of nanoindentation across the annual growth rings of deciduous trees wood, small-leaved lime (Tilia cordata) and common oak (Quercus robur) in particular. Significant variations in microhardness H and Young’s modulus E radial dependencies have been found for any of the studied species. Results can be useful 1) to amend the understanding the nature of macromechanical properties of various wood species and to reveal the details of their formation depending upon microstructural characteristics, 2) to optimize the technologies of growing, reinforcement and subsequent usage of the wood, 3) to develop new independent methods in dendrochronology and dendroclimatology

The paper presents the results of scanning of mechanical properties of coniferous (common pine Pinus sylvestris) and deciduous (small-leaved lime Tilia cordata and common oak Quercus robur) trees wood using nanoindentation on crosscut face. Manifold increase in microhardness H and Young’s modulus E has been observed between early and late wood in every annual growth ring. Significant differences in intraring radial dependencies of H and E have been found among studied species. For all studied species the average values of E and H of early wood in each annual ring are found to be independent from ring width, while such dependence for late wood is weak at most. The ring widths measured by nanoindentation coincide with the ones measured by standard optical method within 2-3%. The developed technique and obtained results can be useful 1) to amend the understanding the origins of macromechanical properties of various wood species and their dependence upon microstructural characteristics and growth conditions, 2) to optimize the technologies of growing, reinforcement and subsequent usage of the wood, 3) to develop new independent high resolution methods in dendrochronology.

The review discusses the details of various materials mechanical behavior in submicro- and nanoscale. Significant advances in this scope result from the development of wide family of load based precise nanotesting techniques called nanoindentation. But nowadays, nanomechanical properties are studied not only by nanoindentation techniques in narrow sense, i.e. local loading of macro, micro and nanoscale objects. Nanomechanical load testing is discussed here within a wider scope employing precise deformation measurement with nanometer scale resolution caused by various types of low load application to the object under study including uniaxial compression or extension, shearing, bending or twisting, optionally accompanied by in situ monitoring sample microstructure using scanning and transmission electron microscopy and Laue microdiffraction technique. The main courses of experimental techniques development in recent ten years along with the results obtained using them in single, poly and nano crystalline materials, composites, films and coatings, amorphous solids and such biomaterials as tissues, living cells and macromolecules are described. Special attention is paid to deformation size effects and atomic mechanisms in nanoscale. This review is a natural continuation and development of the review published at Fiz.Tverd.Tela vol.50, issue 12, 2008 of the same author that discusses details of nanomechanical properties of solids. Current review includes wider range of nanomechanical testing concepts and recent achievements in the scope. The work was supported by RFBR grant for project #19-12-50235.

Специфика механических и теплофизических свойств (в частности, теплопроводности) кристаллических, аморфных и композитных материалов в микро- и наношкале исследована с позиций стрейнтроники – подхода к управлению физическими свойствами твердых тел посредством их контролируемой упругой деформации.

The paper discusses experimentally found relation between mechanical an thermal physical properties of anisotropic materials observed at the pine wood (Pínus sylvéstris L). Hardness and main components of temperature diffusivity tensor measured at the normal to the fibers, tangential and radial faces of the pine wood sample having various moisture content can be linked with linear relations. It renders possible to make express estimation of anisotropic materials mechanical properties typically requiring labor and material extensive destructive testing by means of measurement of its thermal properties using dynamic thermography.

Express thermographic method for measuring thermal diffusivity of thin flat objects is described in the paper. It could be considered as modification or a branch of laser flash method, however it does not require sample cutting or two side access to the object. The method comprises step-like heating of the small area (~ 0.1 mm2) at the object surface by focused laser beam and continuous recording temperature distribution at the surface by thermal camera. Developed data processing technique does not require information about absolute temperatures or absorbed energy for determination of thermal diffusivity coefficient.

Изучено влияние водяных паров на структурную устойчивость и механические свойства керамик на основе бадделеита (природного минерала диоксида циркония) и химически осажденного ZrO2, армированных углеродными нанотрубками. Показано, что эти композиты обладают высокими физико-механическими свойствами и повышенной устойчивостью к старению в гидротермальных условиях. Полученные в работе композиты на основе бадделеита и стабилизированные СаО характеризуются скоростью старения более чем на порядок меньшей, чем в случае коммерческих керамик, стабилизированных Y2 О3. Введение углеродных нанотрубок в состав композитов и использование метода искрового плазменного спекания способствуют ингибированию роста размеров зерна, уменьшению масштабного эффекта в твердости, при этом трещиностойкость KC в гидротермальных условиях уменьшается слабее, чем в композитах, не содержащих нанотрубок.

В работе изложен новый подход к магнитной нанотераностике, основанный на активации магнитных наночастиц (МНЧ) негреющим низкочастотным магнитным полем. Дан краткий обзор и сравнительный анализ электромагнитных биомедицинских технологий, реализуемых в низкочастотных негреющих и радиочастотных греющих магнитных полях. Показано, что активация МНЧ негреющими магнитными полями обладает рядом преимуществ перед активацией греющими, а именно: большей универсальностью и проникающей способностью в ткани, легкостью дозирования и контроля, большей локальностью и безопасностью, возможностью достижения молекулярной селективности, более низкой стоимостью. Совокупность развиваемых и запатентованных нами методов может составить технологическую платформу низкочастотной магнитной тераностики нового поколения, гораздо более эффективной и с большим числом опций, чем традиционные радиочастотные.

В работе исследованы взаимосвязи между условиями синтеза, структурой и механическими свойствами наноструктурированной циркониевой стабилизированной оксидом кальция инженерной керамики на основе природного минерала бадделеита. Бадделеит, добываемый на Ковдорском горно-обогатительном комбинате (Мурманская область), в несколько раз более дешевое отечественное сырье, чем обычно используемый для производства циркониевой керамики синтетический диоксид циркония. Получена инженерная циркониевая керамика с размером зерен 100–150 нм и относительной плотностью выше 99 %, сочетающая твердость 13.3 ГПа c вязкостью разрушения 13.2 МПа м0.5. Установлены зависимости фазового состава, твердости и трещиностойкости керамики на основе бадделеита от молярного содержания стабилизатора — оксида кальция. На основании термодинамических расчетов показано, что снижение размеров кристаллитов до наноуровня приводит к расширению концентрационного и температурного диапазонов стабильности тетрагональной фазы ZrO 2 . Рассчитан фазовый состав керамики после спекания с учетом влияния примесей SiO 2 и размера зерен. Экспериментально показано, что скорость фазовой деградации керамики на основе бадделеита в гидротермальных условиях в три раза ниже, чем в несколько раз более дорогой коммерческой иттрий-стабилизированной керамике. Разработана оригинальная аналитическая модель, описывающая кинетику деградации стабилизированной циркониевой керамики. Эта модель дополняет рассмотрение деградации в рамках закона Меля — Аврами — Джонсона и позволяет оценить физические параметры процесса деградации: скорость нуклеации моноклинной фазы ZrO 2 , размеры трансформированных областей и скорости их роста.