Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.20 Химические процессы и фазовые переходы при воздействии ультразвука

 

Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Недбай А.И., Кумзеров Ю.А., Фокин А.В. «Особенности плавления и кристаллизации галий-индиевых сплавов в нанокомпозитах на основе пористых стекол с размером пор 7 нм» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 88 (2019). 106 с.

Исследования влияния размерных эффектов и условий ограниченной геометрии на фазовые переходы плавления и кристаллизации представляют интерес, как с точки зрения фундаментальной физики, так и для возможных практических применений. К настоящему времени выявлен ряд общих закономерностей плавления и кристаллизации в условиях ограниченной геометрии, в частности, температурный гистерезис между плавлением и кристаллизацией, смещение температурных областей плавления и кристаллизации по сравнению с объемными материалами, размытие фазовых переходов. Для конкретных материалов наблюдались специфические особенности, в частности, для галлия в порах наблюдалось формирование новых фаз и стабилизация фаз, метастабильных в объемном материале. Среди различных методов исследования фазовых переходов в нанокомпозитах акустические методы имеют ряд преимуществ, связанных с широкими возможностями выбора температурных режимов измерений, быстротой измерений при фиксированной температуре и высокой точностью. В настоящем докладе представлены результаты акустических исследований плавления и кристаллизации галлий-индиевых сплавов с содержанием галлия 85, 91, 94 и 96 at.%, внедренных в пористые стекла со средним размером пор около 7 нм. Измерения проводились модифицированным импульсно-фазовым методом на продольных акустических волнах частотой 7 МГц, в температурном диапазоне 135–310 К при полных и частичных циклах нагрев-охлаждение. Проведенные исследования показали наличие гистерезиса между ветвями нагрева и охлаждения температурной зависимости скорости ультразвука. Петли гистерезиса имели сложную форму, что можно интерпретировать как образование нескольких модификаций галлия при кристаллизации сплава в порах. Для частей сплава в порах, кристаллизовавшихся с образованием α- и β-Ga, интервалы плавления были сдвинуты в область низких температур. Для сплава с долей галлия 91 ат.% выявлено формирование неизвестной фазы галлия, температурный интервал плавления которой лежит выше интервала плавления α-Ga. Выдвинуто предположение, что данная фаза является обнаруженной ранее тетрагональной фазой галлия. Ключевые слова: размерные эффекты, плавление и кристаллизвция, сплавы, нанокомпозиты, полиморфизм

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 88 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.20

 

Буланов В.А. «Распространение акустических импульсов в кристаллизующейся жидкости» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 91 (2019). 106 с.

Представлены результаты теоретических исследований распространения акустических импульсов в кристаллизующейся жидкости, содержащей центры кристаллизации. Показано существенное влияние фазовых превращений на рассеяние, поглощение и нелинейную трансформацию акустических сигналов в кристаллизующейся жидкости. Выявлено аномальное поведение частотных и концентрационных зависимостей коэффициента рассеяния, поглощения, фазовой и групповой скорости распространения акустических импульсов, существенно отличающихся по своему характеру от таковых по сравнению со случаем жидкости с частицами без фазовых превращений. Показано, что фазовые превращения оказывают сильное влияние на центры кристаллизации с размерами, характерными для экспериментов с кристаллизующимися жидкостями в пористых средах, в которых ранее экспериментально были установлены аномалии в поведении поглощения и дисперсии скорости звука при кристаллизации и плавлении. Показано, что особенностью коэффициента поглощения и параметра акустической нелинейности в кристаллизующейся воде при монодисперсном распределении центров кристаллизации по размерам функции является резкое (до двух порядков) возрастание этих параметров при малых размерах. Проведен анализ влияния функции распределения по размерам центров кристаллизации на указанные выше акустические характеристики кристаллизующейся жидкости. Показано, что в целом происходит снижение аномальных свойств жидкости с полидисперсной функцией распределения центров кристаллизации по размерам g(R) по сравнению с жидкостью, имеющую монодисперсную функцию g(R). Тем не менее, в целом фазовые превращения приводят к усилению поглощения в кристаллизующися жидкостях, увеличивают акустическую нелинейность и усиливают дисперсионные характеристики кристаллизующихся жидкостей, что ведет к дополнительным дисперсионным искажениям формы акустических импульсов по мере их распространения в кристаллизующейся жидкости. Проведены оценки применительно к морской воде, содержащей ледовую шугу. Показано, что распространение акустических импульсов при типичных характеристиках приповерхностного слоя воды с ледовой шугой обнаруживает аномалии поглощения и рассеяния звука, а также параметра акустической нелинейности. Обсуждается возможность дистанционной диагностики состояния приповерхностного слоя морской воды по результатам регистрации отраженных и рассеянных акустических импульсов с различной амплитудой. Обнаружено, что наиболее значительное влияние фазовых превращений наблюдается на относительно низких частотах и при малых размерах центров кристаллизации. Ключевые слова: кристаллизующаяся жидкость, распространение акустических импульсов

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 91 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.20

 

Симаков И.Г., Гулгенов Ч.Ж., Базарова С.Б. «Акустическое исследование изобары адсорбции паров воды на поверхности ниобата лития» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 89 (2019). 106 с.

Изучено влияние температуры адсорбента на динамику процесса адсорбции паров воды на поверхности звукопровода из ниобата лития. В результате адсорбции пара на поверхности ниобата лития формируется слой воды в граничном состоянии. Акустические свойства граничной воды и толщина адсорбционного слоя зависят от температуры. Показано, что параметры поверхностных акустических волн (ПАВ), в силу выше перечисленных причин, зависят от температуры и динамики адсорбционного процесса. При температуре адсорбента ∼60°C адсорбционный слой практически отсутствует. Обнаружено, что время задержки ПАВ при охлаждении адсорбирующей поверхности уменьшается, достигает минимального значения и затем увеличивается. В точке минимума температурный коэффициент времени задержки ПАВ равен нулю. Охлаждение адсорбирующей поверхности, с одной стороны, приводит к увеличению скорости ПАВ в результате уменьшения размера звукопровода и изменения акустических параметров ниобата лития. С другой – к уменьшению скорости ПАВ под действием адсорбционного слоя. Из анализа температурного изменения скорости ПАВ получена изобара адсорбции водяного пара.

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 89 (2019). 106 с. | Рубрики: 06.01 06.20