Исследование диэлектрических свойств влажных дисперсных систем радиофизическими методами

• Автор: Бахтина, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Введение
1.1. Дисперсные системы естественного (природного) и
искусст венного происхождения
1.2. Вода в дисперсных системах
1.3. Фазовая диаграмма воды. Лед и его модификации
1.4. Методы исследования диэлектрических характеристик дисперсных систем
1.5. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств влажного песка при отрицательных температурах
1.6. Модель мерзлого песка как дисперсного диэлектрика
1.7. Сегнетоэлектрики, их свойства и возможность существования
в дисперсных системах
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА II. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Введение
2.1. Цели и особенности лабораторных измерений диэлектрических свойств дисперсных систем
2.2. Стенд для проведения измерений
2.2.1. Метод измерения диэлектрической проницаемости
2.2.2. Установка для измерений электрофизических характеристик дисперсных систем
2.3. Объекты исследований и подготовка их к измерениям
Выводы по главе
ГЛАВА III. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДС ПРИРОДНОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Введение
3.1. Экспериментальные исследования температурных зависимостей диэлектрической проницаемости влажного песка
3.2. Исследование диэлектрических свойств минералов
3.3. Обсуждение результатов, полученных при изучении диэлектрических свойств природных ДС
3.3.1. Временная стабильность диэлектрических свойств
3.3.2. Зависимость диэлектрической проницаемости ДС
от влажности
3.3.3. Особенности образования льда из связанной воды
Выводы по главе
ГЛАВА IV. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДС
ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Введение
4.1. Экспериментальные исследования диэлектрической проницаемости ДС на основе кварца
4.2. Экспериментальные исследования диэлектрической проницаемости ДС на основе стеклянных шариков
4.3. Экспериментальные исследования температурных
аномалий в содержащих воду ДС
4.4. Диэлектрические свойства ДС на основе разных материалов. Сравнительный анализ
4.5. Зависимость диэлектрической проницаемости ДС от влажности
4.6. Обсуждение результатов
4.6.1 .Температурные зависимости диэлектрической проницаемости
4.6.2. Сравнение диэлектрических свойств ДС на основе
разных материалов
4.6.3. Тепловые эффекты в содержащих воду ДС
4.6.4. Некоторые нерешенные проблемы
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ.
В последние годы все большую актуальность приобретают исследования тех процессов, происходящих в квазидвумерных системах, которые являются поверхностными* аналогами известных объемных эффектов [1]. Эти исследования включают в себя изучение фазовых переходов I и II рода и сопровождающих их различных аномалий вблизи точек перехода (изменение температурной зависимости магнитной восприимчивости, диэлектрической проницаемости и др.). Перспективны задачи поиска поверхностных аналогов таких объемных эффектов, как ферро- и антиферромагнетизм, сегнетоэлек-тричество, сверхпроводимость и сверхтекучесть и т.д. [1].
Условие двумерности системы может быть реализовано не только в специально изготовленных тонких пленках, но также в некоторых макроскопических неупорядоченных структурах естественного и искусственного происхождения [2]. Одним из таких объектов являются дисперсные среды (ДС), представляющие собой неоднородные смеси веществ, в которых можно выделить, по крайней мере, две различные фазы. Двумерная система в этом случае представляет собой пленку твердого или жидкого вещества, покрывающую гранулы основного компонента ДС. Свойства ДС зависят от ее физико-механических характеристик (дисперсность, температура, влажность, структурный фактор и др.), определение которых является важной фундаментальной и практической задачей. При этом особое место принадлежит радиофизическим методам исследования.
Сказанное выше тем более значительно также потому, что дисперсными средами являются многие природные объекты, например, почвы и минералы, определение характеристик которых дистанционными методами является важной народнохозяйственной задачей. Дистанционное зондирование земной поверхности (мониторинг) как раз и проводится радиофизическими

молекула ориентируется по полю, ее соседи стремятся быть ориентированными аналогичным образом. Лед имеет большую диэлектрическую постоянную вследствие того, что его структура обусловливает большие дипольные моменты каждой молекулы и сильную корреляцию дипольных моментов соседних молекул [80]. Диэлектрические свойства льдов различных типов показаны в таблице 1.3, составленной по экспериментальным данным разных авторов. Результаты экспериментальных исследований диэлектрических свойств льда различных модификаций можно найти, например, в [97-101].
Статическая диэлектрическая проницаемость обычного льда (льда 1Ь) имеет величину ~ 100 [80-88], высокочастотная диэлектрическая постоянная льда I имеет меньшие значения, поскольку действительная часть диэлектрической проницаемости должна убывать с ростом частоты, как следует из соотношений Крамерса-Кронига [102], а также из механизмов поляризации в диэлектриках, связанных с дипольной ориентацией молекул.
Большие значения в I, III, V, VI, VII модификаций льда в [80] объясняются следующим образом. Молекулы воды в этих формах непрерывно изменяют свои ориентации в результате теплового возбуждения. Тетрагональная сетка водородных связей во льду возбуждает соседние молекулы располагаться таким образом, что компоненты их дипольных моментов выстраиваются в направлении дипольных моментов центральных молекул при отсутствии внешнего поля.
Лед II и VIII модификаций имеет малую диэлектрическую проницаемость, что можно объяснить тем, что молекулы воды в нем, по-видимому, «вморожены», т.е. не имеют возможности изменять свою ориентацию в отсутствии внешнего поля [80]. Этот вывод согласуется с данными - ориентация молекул водорода (протонов) упорядочены. Статическая диэлектрическая проницаемость льда I меньше, чем у других, так как более высокие плотности соответствуют большему числу диполей в единице объема.