Error processing SSI file

Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей

В 1969 г. В.П. Скрипов, работая в УПИ, вместе с дипломником Г.Т. Буториным, поступившим позднее в аспирантуру, и студентом В.Т. Ковердой начал исследования метастабильных состояний при переохлаждении жидкостей.

Интерес к зарождению кристаллов при больших переохлаждениях жидкости связан не только с фундаментальными проблемами устойчивости этого метастабильного состояния, но и с практическими задачами получения новых твердых некристаллических материалов и прогнозирования их тепловой стабильности (аморфные пленки, ультрадисперсные системы).

Для экспериментального изучения стационарных и нестационарных процессов нуклеации были разработаны методы прямого определения частоты зарождения кристаллов в сильно переохлажденных жидкостях, а также в аморфных твердых телах.

В последующие годы к этой работе подключились студенты кафедры Н.М. Богданов, М.З. Файзуллин, В.Н. Скоков, В.Г. Белоусов, А.А. Дик, продолжавшие затем исследования в Отделе физико-технических проблем энергетики УНЦ АН СССР и Институте теплофизики УрО РАН.

Комплексное применение разработанных методов (от оптических наблюдений за кристаллизацией ансамбля малых капель до сканирующей электронографии островковых пленок в сочетании с электронной микроскопией) позволило определить температурную зависимость стационарной частоты зарождения кристаллов в расплавах металлов: галлия, ртути, индия, олова, висмута, свинца, серебра, меди. Для германия, обычной и тяжелой воды, а также некоторых быстрокристаллизующихся органических жидкостей (дихлорметан, хлороформ, дихлорэтан, тиофен, псевдокумол) выявлена немонотонность зависимости частоты зародышеобразования от температуры. В низкотемпературной области реализован нестационарный процесс зарождения кристаллов в форме взрывной кристаллизации аморфных пленок. Показана возможность возникновения горячих областей в случайных скоплениях зародышевых кристаллах, распределенных в аморфной среде, и спонтанного перехода к режиму взрывной кристаллизации таких аморфных сред.

Многообразие явлений, сопровождающих взрывную кристаллизацию аморфных сред с интенсивной нуклеацией, продемонстрировано в опытах со слоями стеклообразного льда, дихлорэтана, хлороформа. Аморфное состояние было получено конденсацией молекулярных пучков на поверхности, охлаждаемой жидким азотом. Проведены опыты со слоями аморфных ультрадисперсных порошков германия. Экспериментально определены теплофизические параметры, необходимые для количественного описания эффектов нестационарной нуклеации и взрывной кристаллизации в этих и некоторых других веществах.

Разработана феноменологическая теория плавления малых кристаллических частиц: предложено описание плавления малых частиц как процесса термофлуктуационного распада метастабильного состояния. Методами сканирующей электронографии и электронной микроскопии получены подробные данные о размерной зависимости температуры плавления малых кристаллов свинца, висмута, олова, индия и галлия. Сопоставление этих данных с данными по кристаллизации позволило уточнить основные параметры нуклеации кристаллов и в частности величину поверхностного натяжения на границе жидкость-кристалл.

По этому направлению работы выпускниками кафедры защищена 1 докторская диссертация (В.П. Коверда) и 5 кандидатских диссертаций (Г.Т. Буторин, В.Н. Скоков, Н.М. Богданов, М.З. Файзуллин, А.А. Дик), а также издана монография - Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М.: Наука, 1984. 232с.

С 1988 г. группа занялась также изучением теплового разрушения сверхпроводящего состояния в тонких пленках ВТСП и нерегулярного теплообмена при их охлаждении жидким теплоносителем. К этой работе подключились выпускники кафедры молекулярной физики к.ф.-м.н. Н.М. Семенова и В.Б. Ивакин. Получены новые результаты по динамике кипения на сверхпроводящем нелинейном нагревательном элементе при нагружении его электрическим током. В области критического неравновесного фазового перехода между различными режимами теплообмена обнаружена генерация интенсивного фликкер-шума. Результаты этих исследований легли в основу докторской диссертации В.Н. Скокова, которую он защитил в 1996 г.

Комплекс исследований по спонтанной кристаллизации переохлажденных жидкостей, начатый на кафедре, обогатил науку новыми экспериментальными данными и существенными обобщениями.

Error processing SSI file