Диссертация (1024675), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Различий в поведении теплопроводности керамик, изготовленных методами горячего прессования и горячего формования в исследованных температурных областях (выше Т = 50 К) не установлено.Результаты исследования теплопроводности материалов, обладающих различной степенью структурной упорядоченности, демонстрируют выполнение принципа Ю.Д. Третьякова обэквивалентности источников беспорядка. Этот принцип можно переформулировать следующимобразом: разупорядочение, имеющее различную природу, приводит к одинаковым последствиям в смысле физических свойств материала, в частности – теплопроводности.Перечислим факторы, снижающие теплопроводность:1. Ионное замещение в матричном составе.2. Легирование.3. Усложнение характера легирования – солегирование.4.
Различия валентности, размеров и масс замещающих и замещаемых ионов.5. Одновременное включение в состав ионов различной валентности.6. Узкая область существования твердого раствора (малая максимальная концентрацияпримеси).7. Отклонение коэффициента распределения ионов примеси от 1.8. Существование нескольких неэквивалентных устойчивых положений равновесия иона.3999. Наличие посторонних кристаллических фаз.10.
Усложнение матричного состава соединения, переход к многокомпонентным составами составам, кратным в отношении квазимолекулярных анионов.11. Наличие механических напряжений в кристалле.12. Отклонение состава кристалла от стехиометрического.13. Пористость керамики.14. Низкая симметрия кристаллической решетки, отсутствие центра симметрии.Укажем также пути и способы увеличения теплопроводности:1. Выбор матричного состава кристалла, поиски новых матриц.2. Выбор кристаллического направления оси активного лазерного элемента в случае анизотропного материала.3.
Минимизация содержания легирующих примесей при условии достижения необходимого комплекса генерационных и технологических характеристик кристалла.4. Выбор оптимального соотношения компонент в случае концентрированных твердыхрастворов.5. Упорядочение твердого раствора.6. Выбор вида легирующих химических элементов с учетом валентности, ионного радиуса и массы.7. Выбор области рабочих температур активного элемента в случае сильной температурной зависимости теплопроводности лазерного материала.8. Термическая обработка (высокотемпературный отжиг) с учетом состава газовой атмосферы.Одним из результатов выполнения работы является актуализация новых интересныхвопросов, естественным образом возникших при решении задач исследования.
Это, например, вопрос о влиянии на теплопроводность незаполненных кристаллографических позицийв структуре матрицы (форстерит, витлокитоподобные ванадаты и др.). Интересными и перспективными в плане управления теплопроводностью представляются детальные и систематические исследования возможностей упорядочения структуры и релаксирования гетеровалентных твердых растворов.Решенные при выполнении работы задачи и полученные результаты уточняют и расширяют имеющиеся теоретические представления о процессах теплопередачи.
Однако на сегодняшний день экспериментальные методы определения теплопроводности новых материаловпродолжают иметь бесспорный приоритет.400БлагодарностиЕстественно, исследование значительного объема, в основном – синтезированных, материалов предполагает участие в работе многих сотрудников, в той или иной степени причастныхк синтезу, сопутствующим исследованиям и обсуждениям результатов.Не имея возможности перечислить всех, автор считает своим приятным долгом выразитьпризнательность некоторым из них: Быстровой А.А., Гарибину Е.А., Гусеву П.Е, Жарикову Е.В., Загуменному А.И., Зайцеву А.И., Иванову И.А., Каримову Д.Н., Конюшкину В.А.,Космыне М.Б., Коху А.Е., Крутову М.А., Кузнецову С.В.
(Москва), Кузнецову С.В. (Брянск),Ломоновой Е.Е., Миронову И.А., Накладову А.Н., Писаревскому Ю.В., Рейтерову В.М., Сахарову В.В., Семашко В.В. Смирнову А.Н., Сорокину Н.И., Стасюку В.А., Туркиной Т.М., Шеховцову А.Н., Шлегелю В.Н.Отдельная благодарность выражается академику Осико В.В. за поддержку этого научногонаправления.Особо автор благодарен Моисееву Н.В. и Матовникову А.В. за калориметрические измерения, Сидорову А.А.
за проведение рентгеновских исследований (и/или помощь при их проведении), Поповой Е.А. за оформление рукописи. Трудно переоценить участие в работе профессора Федорова П.П.401Список литературы1.Берман Р. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир, 1979. 286 с.2.Оскотский B.C., Смирнов И.А.
Дефекты в кристаллах и теплопроводность. Л.: Наука, 1972. 160 с.3.Eucken А. Über die temperaturabhängigkeit der wärmeleitfähigkeit fester nichtmetalle // Annalender Physik. 1911. Vol. 339, Iss. 2. P. 185-221.4.Debye P. Vortrage uber die kinetische theorie der materie and der elektrizitat. Berlin, Teubner,1914. S.
19-60.5.Займан Дж. Электроны и фононы. М.: Иностранная литература, 1962. 488 с.6.Peierls R. Zur kinetischen theorie der warmeleitung in kristallen // Annalen der Physik. 1929.Bd. 3. S. 1055-1101.7.Nettleton R.E. Four-phonon interactions among acoustic and optic modes in strontium titanate //Phys.
Rev. 1965. Vol. 140, № 4А. P. 1453-1462.8.Callaway J. Model for lattice thermal conductivity at low temperatures // Phys. Rev. 1959.Vol. 113, № 4. P. 1046-1051.9.Попов П.А. Теплопроводность лазерных кристаллов со структурой граната в интервалетемператур 6 – 300 К: Дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Попов Павел Аркадьевич. М.,1993. 214 с.10.
Попов П.А. Теплопроводность оптических оксидных кристаллов. Брянск: Ладомир, 2010.152 c.11. De Haas W.J., Biermasz L. The thermal conductivity of quartz at low temperatures // Physica.1935. Vol. 2. P. 673-682.12. Casimir H.B.G. Note on the conduction of heat in crystals // Physica. 1938. Vol.
5, № 6. P. 495-500.13. Berman R., Foster E.L., Ziman J.M. Thermal conduction in artificial sapphire crystals at low temperatures. I. Nearly Perfect Crystals // Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Series A:Proc. of the Royal Society of London. 1955. Vol. 231, № 1184.
P. 130-144.14. Thermal conductivity. Theory, properties and applications / Ed. T.M. Tritt. Springer, 2005. 316 p.15. Драббл Дж., Голдсмит Г. Теплопроводность полупроводников. М.: Иностранная литература, 1963. 266 с.16. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 488 с.17. Рейсленд Д. Физика фононов. М.: Мир, 1975. 365 с.18. Клеменс П. Теплопроводность твердых тел при низких температурах // Физика низкихтемператур / Ред.
А.И. Шальников. М.: Иностранная литература, 1959. С. 224-314.19. Klemens P.G. The scattering of low-frequency lattice waves by static imperfections // Proc. ofPhysical Society. 1955. Vol. A68. P. 1113-1128.40220. Klemens P.G. Thermal conductivity and lattice vibrational modes // Solid State Phys. 1958.Vol. 7. P. 1-98.21. Mikhail I.F.I. A model calculation of phonon thermal conductivity // J.
Phys. C: Solid State Phys.1980. Vol. 13. P. 335-342.22. Han Y.-J. Intrinsic thermal-resistive process in crystals: Umklapp processes at low and high temperatures // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 54, Iss. 13. P. 8977-8980.23. Armstrong B.H. N processes, the relaxation-time approximation, and lattice thermal conductivity// Phys. Rev. B. 1985. Vol. 32, Iss. 6. P. 3381-3390.24. Chung J.D., McGaughey A.J.H., Kaviany M. Role of phonon dispersion in lattice thermal conductivity modeling // J. Heat Transfer. 2004.
Vol. 126, № 3. P. 376-380.25. Holland M.G. Analysis of lattice thermal conductivity // Phys. Rev. 1963. Vol. 132, Iss. 6.P. 2461-2471.26. Phonon-mediated thermal conductivity in ionic solids by lattice dynamics-based methods /A. Chernatynskiy [et al.] // J.
Am. Ceram. Soc. 2011. Vol. 94, № 10. P. 3523-3531.27. Sharma P.K., Bahadur R. Thermal conductivity for phonon scattering by substitutional defects incrystals // Phys. Rev. B. 1975. Vol. 12, Iss. 4. P. 1522-1530.28. Paolini G.V., Lindan P.J.D., Harding J.H. The thermal conductivity of defective crystals //J. Chem. Phys. 1997. Vol. 106, Iss. 9. P. 3681-3687.29. Low thermal conductivity oxides / W. Pan [et al.] // MRS Bulletin.
2012. Vol. 37, Iss. 10. P. 917-922.30. McCurdy A.K. Phonon conduction in elastically anisotropic cubic crystals // Phys. Rev. B. 1982.Vol. 26, Iss. 12. P. 6971-6986.31. Turney J.E. Predicting phonon properties and thermal conductivity using anharmonic lattice dynamics calculations: Thesis Ph. D. in Mechanical Engineering / Turney Joseph E.
Pennsylvania, Pittsburgh, 2009. 156 p.32. Predicting phonon properties and thermal conductivity from anharmonic lattice dynamics calculations and molecular dynamics simulations / J.E. Turney [et al.] // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79, Iss. 6.P. 064301-064312.33. Федянин В.К. Теплопроводность кристаллов. Основные теоретические представления исовременные экспериментальные представления // Успехи физических наук.
1971. Т. 103, № 1.С. 181-182.34. Lienhard J.H. IV, Lienhard J.H. V. A heat transfer textbook. Massachusets: Cambridge, Phlogiston Press, 2004. 749 p.35. Luo M., Wood J.R., Cathles L.M. Prediction of thermal conductivity in reservoir rocks using fabric theory // J. Appl. Geophys. 1994. Vol. 32, Iss. 4. P. 321-334.36. Schelling P.K., Phillpot S.R., Keblinski P. Comparison of atomic-level simulation methods forcomputing thermal conductivity // Phys. Rev. B. 2002. Vol. 65, Iss.
14. P. 144306-1–144306-12.40337. Gheribi A.E., Chartrand P. Application of the CALPHAD method to predict the thermal conductivity in dielectric and semiconductor crystals // Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams andThermochemistry. 2012. Vol. 39. P. 70-79.38. Armstrong B.H. Two-fluid theory of thermal conductivity of dielectric crystals // Phys.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
