Фрактальная структура и некоторые физические свойства карбидсодержащих катодных депозитов

• Автор: Грибанов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Основные понятия теории фракталов
1.2. Фракталы в физике
1.3. Методы определения размерности фрактальных кластеров
1.4. Методы получения твердотельных фрактальных структур
1.5. Механизмы образования твердотельных фрактальных структур
1.6.Формирование углеродных фрактальных структур в плазме дугового разряда
1.7. Свойства и использование твердотельных фрактальных структур в научных исследованиях и на практике
1.8. Выводы к первой главе и постановка задачи на исследование
ГЛАВА II МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Описание установки для получения карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.2. Параметры процесса получения карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.3. Методика расчета фрактальной размерности карбид со держащих фрактальных депозитов
2.4. Методика исследования поверхности и микроструктуры карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.5. Методика исследования структуры и фазового состава карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.6. Методика измерения микротвердости и плотности карбидсодержащих фрактальных депозитов

2.7. Методика изучения поглощения электромагнитного излучения карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.8. Методика измерения потенциала поверхности карбидсодержащих фрактальных депозитов
2.9. Методика исследования температурной зависимости электросопротивления карбидсодержащих фрактальных депозитов
ГЛАВА III ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Образование, структура и состав карбидсодержащих фрактальных депозитов
3.2. Плотность, удельная площадь внутренней поверхности и микротвердость карбидсодержащих фрактальных депозитов
3.3. Поглощение электромагнитного излучения карбидсодержащими фрактальными депозитами
3.4. Эмиссионные свойства карбидсодержащих фрактальных депозитов
3.5. Удельное электрическое сопротивление карбидсодержащих фрактальных депозитов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
В последнее время внимание ученых, изучающих твердое тело, привлечено к изучению сложных структур и процессов, которые реализуются в открытых энергетически диссипативных системах. Возникающие при этом структуры склонны к самоорганизации. Движущей силой самоорганизации диссипативных структур является стремление открытых систем к снижению производства энтропии при реализации нестационарных процессов. Во многих работах показано, что диссипативные структуры, самоорганизующиеся в открытых системах, являются фрактальными.
Одно из ярких проявлений фрактальной структуры вещества - это существование твердого состояния с чрезвычайно низкой плотностью. Такие сильноразреженные структуры, образующиеся при агрегации малых твердых частиц, называют фрактальными агрегатами. Интерес, проявленный к объектам, имеющим структуру фрактальных агрегатов, обусловлен по меньшей мере двумя причинами. Во-первых, такие объекты, как оказалось, являются довольно распространенными в природе. Во-вторых, фрактальные агрегаты являются основным структурообразующим элементом целого ряда макроскопических систем, возникающих в результате физико-химических процессов и явлений, сходных с процессом роста фрактальных агрегатов. Такие структуры обладают специфическими свойствами, такими как низкая плотность и теплопроводность, чрезвычайно развитая структура пор, высокая удельная поверхность, нелинейные свойства при взаимодействии с электромагнитными полями, высокая седиментационная устойчивость дисперсных частиц и т.д., которые привлекательны не только для физиков, но и для материаловедов, готовых использовать подобные структуры в новых технологиях.

усилению анизотропии кластера. Однако когда кластер становится большим, так, что глубина проникновения частиц становится меньше его размеров, кластер растет равномерно в разные стороны. Тем самым анизотропия кластера пропадает по мере его роста.
Реальные фрактальные агрегаты получаются в результате слипания твердых частиц, которые могут образовываться при некоторых условиях в растворах или парах ряда веществ. Наиболее яркие примеры - это образование гелей в растворах двуокиси кремния и образование частиц сажи в пламени [4]. Процесс роста фрактальных агрегатов включает в себя два этапа, различающихся по физическим механизмам и, значит, по характерному времени: сближение частиц до их контакта (диффузия) и “связывание” столкнувшихся частиц в единое целое за счет межмолекулярного взаимодействия. В зависимости от соотношения характерных времен этих процессов различают, соответственно, диффузионно-ограниченную агрегацию (ДОА) и реакционно-ограниченную агрегацию (РОА) [15].
При РОА время “связывания” частиц много больше характерного времени их сближения, т.е. частицы сталкиваются несколько раз, прежде чем образуют единый агрегат. Это позволяет кластерам глубже проникать друг в друга, образуя более плотные объекты. Характерная фрактальная размерность таких агрегатов составляет 2.1.
При ДОА, наоборот, время диффузии частиц друг к другу гораздо больше характерного времени их соединения, т.е. практически каждое столкновение частиц приводит к их агрегации. При этом глубина проникновения оказывается меньше, что приводит к формированию агрегатов с более низкой фрактальной размерностью: />»1.78.
Какой именно тип агрегации реализуется на практике, зависит от свойств дисперсной системы: материала дисперсной фазы и дисперсионной среды, плотности числа частиц, их заряда, размера и т.д. На начальной