Термодинамика кристаллических полимерных наноструктур фуллерена C60

• Автор: Маркин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 213 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

Список основных обозначений

Введение .

Глава 1. Термодинамика метастабильных фаз фуллерена Сьо обзор литературных данных

1.1. Диаграмма физических состояний фуллерита Сбо .

1.2. Основные характеристики изученных образцов и калориметрических методов, использованных для
их изучения

1.3. Результаты исследований

1.3.1. Кристаллические полимерные состояния углеродной системы на основе фуллерена См, полученные его обработкой давлениями гигапаскального диапазона при различных температурах

1.3.2. Разупорядоченные сверхтвердые фазы См

Заключение .

Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Калориметрическая аппаратура, методики экспериментальных измерений
2.1.1. Полностью автоматизированная теплофизическая установка для изучения теплоемкости, температур и энтальпий физических превращений веществ в
области 50 К БКТ3
2.1.2. Автоматизированный термоаналитический комплекс для изучения термодинамических свойств веществ
в области 00 К АДКТТМ
2.2. Методы обработки экспериментальных результатов.
2.3. Характеристики изученных образцов
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Кристаллические димерные состояния фуллерена Сбо
3.2. Орторомбическая фаза на основе I
3.3. Тетрагональная фаза на основе 2
3.4. Ромбоэдрическая фаза на основе 2 Со
3.5. Сравнительный анализ термодинамических свойств различных кристаллических полимерных димерных
фаз фуллерена Соо
Выводы .
Литература


При давлениях р 9 ГПа образуются еще более плотные кристаллические фазы, представляющие собой трехмернополимерные 3 молекулы Сбо рис. Ас. Отметим, что для 3 фаз Сш расстояния между фуллереновыми молекулами становятся сравнимы с расстояниями между соседними атомами углерода внутри молекулы. Дальнейшее увеличение р и Т приводит к глубокой деформации или разрушению молекул Сбо и образованию разупорядоченных аморфных графитоподобных и атмазоподобных наноструктур А. Замечено, что соотношение 2 и 5 атомов изменяется в зависимости от р, Тусловий вплоть до 0 ного. Комплексные исследования превращений фуллерита Сбо при высоких давлениях и температурах и построение возможных диаграмм состояния проводились также Башкиным и др. Бражкиным и др. Рис. Диаграмма физических состояний наноструктур, образующихся в результате рТ обработки фуллерита Сю . Диаграмма, построенная авторами рис. Башкиным и сотрудниками , , является качественной иллюстрацией превращений гцк фуллерита Сы при различных р и Т и областей существования образующихся фаз. Следует заметить, что это одна из первых опубликованных графических моделей, описывающих возможные переходы Сьо при сверхвысоких давлениях и температурах. Конечно же, модель авторов не является классической и однозначной в интерпретациях, подтверждением этому служит, прежде всего, построенная несколько позже Давыдовыми др. Т диаграмма рис. В результате многочисленных исследований, связанных с определением оптимальных условий синтеза индивидуальных полимерных фаз С6о Давыдов и соавторы , установили, что при получении этих фаз важную роль играет не только выбор значений давления и температуры синтеза, но и выбор маршрута и времени достижения заданных рТ параметров. Маршруты достижения рТ параметров синтеза качественных образцов О, Т и Я фаз Сб, найденные авторами , обозначены стрелками на рис. С термодинамической точки зрения выбор рТ маршрута означает выбор фазыпредшественника, непосредственное превращение которой будет приводить к формированию той или иной кристаллической фазы. В качестве примера авторы работ , отмечают, что хотя димернзация С,Я имеет место уже при комнатной температуре и при р 1. ГПа, не удается получить однофазные образцы Сбог. Анализ изобарических сечений Т диаграммы показал , что повышение Т или времени обработки исходного фуллерита Сад сначала ведет к увеличению содержания димеров, однако с определенного момента их концентрация уменьшается изза образования более сложных полимерных молекул, являющихся промежуточными на пути формирования О, Т, Б. С,. Основные сведения о калориметрических исследованиях метастабильных полимерных димерных фаз фуллерена Сыь опубликованные к настоящему времени, кроме тех, которые получены автором настоящей диссертации, приведены в табл. В ней также приведены физические условия обработки давление, температура и время выдержки исходного гцк фуллерита Сби и некоторые данные, характеризующие состав и структуру образующихся полимерных систем. Главным образом в представленной таблице для изученных объектов мы обобщили данные об изобарной теплоемкости С, измеренной методами высокоточной адиабатической вакуумной калориметрии АВК и дифференциальной сканирующей калориметрии ДСК о термодинамических характеристиках процесса деполимеризации, определенных экспериментально с помощью дифференциальнотермического анализа ДТА и ДСК. В ряде случаев , указывати также на измерения линейного коэффициента термического расширения а, выполненные в современных дилатометрах. Как следует из табл. С6, отсутствуют, а имеющиеся характеристики процесса дедимеризации, повидимому, требуют уточнения, поскольку лишь в работе они относятся к достаточно хорошо охарактеризованному образцу. Наиболее активно изучались орторомбическая О, тетрагональная Т и ромбоэдрическая Я полимерные фазы Сбо. О, Т и Я фаз. Как видно из табл. Сбо неопределенного фракционного состава. Чистота исследуемых образцов имеет исключительно важное значение. Однако для большинства изученных образцов полимеров на основе Со она не приведена, для других количественный и, нередко, качественный состав примесей не определен.