2classification (1097109)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Систематика и дизайнматериалов- Классификация функциональныхнеорганических материалов.- Физико-химические принципыконструирования новых материалов.- Структурная иерархия материалов.- Особенности создания материалов на основедиссипативных структур.- Важнейшие проблемы науки о материалах.Лекция 2. СистематикаПриоритетыПриоритетные направления развития науки, технологий итехники РФ (выборка, ПЕРСТ, том 9, выпуск 17, 15 сентября2002: http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/index.htm)•••••••••Информационно-телекоммуникационные технологии иэлектроника.Космические и авиационные технологии.Новые материалы и химические технологии.Новые транспортные технологии.Перспективные вооружения, военная и специальная техника.Производственные технологии.Технологии живых систем.Экология и рациональное природопользованиеЭнергосберегающие технологии.Лекция 2.

СистематикаПерспективные технологии•••••••••••••••••Высокопроизводительные вычислительные системы.Информационно-телекоммуникационные системы.Компьютерное моделирование.Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии.Материалы для микро- и наноэлектроники.Мембранные технологии.Микросистемная техника.Мониторинг окружающей среды.Нетрадиционные возобновляемые экологичес-ки чистые источники энергии иновые методы ее преобразования и аккумулирования.Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и сверхвысокочастотнаясвязь.Прецизионные и нанометрические технологии обработки, сборки, контроля.Синтез лекарственных средств и пищевых добавок.Синтетические сверхтвердые материалы.Технологии на основе сверхпроводимости.Экологически чистый и высокоскоростной наземный транспорт.Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовыхкомпьютеров.Базовые и критические военные и специальные технологии.Лекция 2.

СистематикаПерспективные керамическиематериалы(Advanced Ceramics for Development of Healthy Living World)---Твердофазные электролиты и электродные материалы (топливныеячейки, источники тока, сенсоры, кардиохирургия, электрическийтранспорт, сотовые телефоны)Новые оптоволоконные стекла (проект транстихоокеанского волоконногокабеля)Материалы на основе нитрида кремния (автомобильные двигатели и пр.)Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП томографы, системыгенерации, хранения и передачи энергии, поезда на магнитной подушке,сверхбыстрые компьютеры, ядерные реакторы и пр.)Материалы со сверхвысокими температурами плавления на основе HfC2(новые высокотемпературные технологические процессы)Наноматериалы(сверхтвердыекомпозиционныематериалы,молекулярные компьютеры и пр.)Лекция 2. СистематикаОсновные принципы1. Принцип периодичности2.

Принципы физико-химического анализа3. Принцип ограничения числа независимых параметровсостояния4. Принцип разупорядочения и непостоянства составатвердофазных соединений5. Принцип усложнения состава6. Принцип химической и гранулометрической однородности7. Принцип эквивалентности источников беспорядка8.

Принцип одинакового эффекта различных физико-химическихвоздействий9. Принцип неравноценности объема и поверхности10. Принцип «топохимической памяти»11. Принцип метастабильного многообразияЛекция 2. СистематикаОткликХимическая сложностьКоличество систем, образуемых 80химическими элементами : 6.6 * 1023СложностьЛекция 2. СистематикаСВОЙСТВА= F {Структура = f(процессы)}ТермодинамикаКинетикаХимические взаимодействияДиффузияФазовые равновесия = G(T, x, pi)Нестехиометрия = C(T, pi)T – T – T диаграммы(Time-Temperature-Transformation)Лекция 2. СистематикаУровниструктурыИерархическая структуракерамических материаловявляется своеобразной«записью» истории полученияматериала и предопределяет,как правило, его основныефункциональные характеристики:МАТЕРИАЛ =ФАЗА + «ДЕФЕКТЫ»Лекция 2. СистематикаРазличные типы системЭнергияИзолированнаясистемаВеществаЭнергияЭнергияЗакрытаясистемаОткрытаясистемаВеществаВеществаdS = deS + diSdiS > 0deS = 0dS = diS > 0ДвижущаяСила Î 0deS ≠ 0∆G = ∆H - T ∆S <0T∆S > ∆HКонсервативнаясамоорганизацияЛекция 2.

СистематикаP = diS/dt > 0dS/dt = deS/dt + diS/dtЕсли deS/dt <0и |deS/dt| >> P,dS/dt << 0ДиссипативнаясамоорганизацияИзолированная системаНаправление любого физико-химического процессаопределяется характером взаимодействия системы сокружающей средой.dS/dt ≥ 0Стремление к увеличению энтропиисамопроизвольность процессов... смешение, растворение, взаимная диффузия,... смешение и разделение газов,... загрязнение и очистка особочистых веществ(необратимость процессов)Лекция 2. СистематикаЗакрытая система•процессы самопроизвольны, если ∆G = ∆H - T∆S <0,т.е. T∆S > ∆H Æ ∆S > ∆H/TПри ∆S < 0 возможна консервативная самоорганизация....

кристаллизация (полигонизация)… спекание, рекристаллизация в поликристаллических системах... образование магнитных и ферроэлектрических доменов,«FeO» Æ Fe + Fe3O4 (t < 5700C), (обратимость)магнитные домены при охлаждении (Fe, 7600C)... мартенситные превращения (упорядочение, сегрегация)...

“FeO” + Al2O3 = FeAl2O4∆S= - 17Эе, а если продолжитьнагрев? необратимость...... спинодальный распад, ГТС, СВС... полимеризация... образование дендримеровЛекция 2. СистематикаРазупорядочениеAgJAg2SLuF3Tпр., К∆S, Дж/моль*К419452123014.59.320.4… обратимость... антиструктурное разупорядочение... шпинели нормальные Æ смешанные... бронза Cu – Sn… принцип Вейла – Fe2O3 Æ Fe3O4 + O2(легирование оксидом титана)Лекция 2. СистематикаОткрытая система•... dS/dt << 0, возможная диссипативная самоорганизация... Поведение фотонов в лазерах... Поведение жидкости в турбулентных системах, ячейки Беннара... Волны в плазме... Динамика биологических популяций...

Химические колебательные реакции (Белоусов-Жаботинский)Лекция 2. СистематикаУпорядочение/ячейкиЛекция 2. СистематикаЯчейки БеннараВид сверхуСтроениеЛекция 2. СистематикаРеакция Белоусова-Жаботинского«Химические часы» тонкий слой - волныЛекция 2. СистематикаУсловия появленияДСО и ДХ• Отклонение от равновесного состояния должнопревышать определенную величину, т.е. системадолжна находится за бифуркационной областью• Объем системы должен быть достаточно велик,чтобы обеспечивать наличие незатухающихфлуктуаций• В системе должна существовать положительнаяобратная связьЛекция 2.

СистематикаБифуркацияP(X)Закон большихчисел – единственнаясредняя величина(ДО точки бифуркации)<X0>P(X)Туннелирование,выбор любого среднегозначения из бесконечногонабора значений,«сканирование» спомошью флуктуаций(точка бифуркации)<X0>, <X1>, …P(X)Переход в одно изновых состояний(ПОСЛЕ точки бифуркации)<X0> …..<X1>Лекция 2. СистематикаБифуркацияЛекция 2. СистематикаПотокиДетерминированный хаосДвижущие силы0 – «абсолютный» хаосI - обратимостьII - нелинейное поведениеIII – бифуркации (>2 управляющих параметров)IV – переход к детерминированному хаосуЛекция 2. СистематикаОсциллятор ДюффингаДаже малое изменение аргумента приводит к кривой другой формыЛекция 2. СистематикаХищник-жертваМодель Лоттка-ВальтераЛекция 2.

СистематикаПодходы СО и ДХПодходы СО и ДХ позволяют:• С единых позиций объяснить многие разрозненныенаблюдения в области создания и функционированияматериалов,• Предложить принципиально новый путь полученияматериалов в форме ДС,• Улучшить традиционную керамическую технологию,• Дать рекоммендации, облегчающие получениематериалов с воспроизводимыми свойствами.9 сам прекурсор или последний твердофазный интермедиат, изкоторого непосредственно формируется целевой твердофазныйпродукт, должен быть в идеале композитом, состоящим извысокогомогенной аморфной матрицы и нанотемплата,обеспечивающего необходимое направление массовойкристаллизацииЛекция 2.

СистематикаПредпочтительные реагенты• Стехиометрические молекулярные соединения• Неорганические комплексы• Твердые растворы изоструктурных бинарных солей((NH4)2SO4*MSO4*6H2O, M=Fe, Co, Ni, Mg, Mn, Zn, Cu)• Криохимически гомогенизированные соли (а такжедругие методы химической гомогенизации: RESS,пиролиз аэрозолей, золь-гель...)Лекция 2. СистематикаПредпочтительные приемы синтеза• Высокая воспроизводимость свойств реагентов (см.пред. слайд)• Короткий путь от реагентов к конечному продукту(получение Al2O3 – Y3Al5O12 при приложенииимпульсов тока в 2000 А продолжительностьюнесколько миллисекунд)• Предотвращение кристаллизации промежуточныхфаз (закалка расплава, замораживание растворасолей)• Контроль эволюции системы путем введениятемплата в виде кристаллов-затравок или подложкидля эпитаксиального роста пленок• Подавление хаоса с использованием петли обратнойсвязиЛекция 2.

СистематикаМинералыСтрукутра отложений/включений в матрицеЯшмаЛекция 2. СистематикаДиссипативные структуры какматериалы-Клеточные структуры вибропрессованных порошков-Псевдомонокристаллы, выращенные из движущихсясуспензийЛекция 2. СистематикаСоотношение взаимности ОнзагераLii - прямые коэффициенты, iiLij - корреляция междуобобщенными силами, i<>jСинергизм влияния различных ф/хвоздействий – генерация«коррелирующих»потоков при существованииненулевых сопряженныхкоэффициентов.Лекция 2.

СистематикаСхемавзаимодействиятепловых,электрическихи механическихявленийв кристаллахЮ.И.Сиротин,М.П.Шаскольская«Основы кристаллофизики»М.:Наука, глав. ред. ф.-м. лит.1979Лекция 2. СистематикаОпределения•••••••Эволюция – трансформация систем, связанная с их развитием вовремени и пространствеКСО (консервативная самоорганизация) – результат эволюции системы внаправлении изменения энергии Гиббса,ДСО (диссипативная самоорганизация) - результат эволюции системы внаправлении изменения энтропии.Равновесные структуры образуются при незначительном отклонении отравновесия, а диссипативные структуры образуются и сохраняются всильно неравновесных условиях благодаря интенсивному обменувеществом и энергией с окружающей средой.Геоэволюция и биоэволюция (переход от неживого к живому) – сложныепроцессы, включающие как КСО, так и ДСО (М.Лен), причем во временидоля КСО падает, а доля ДСО растет.

Чем сложнее система, тем силнеепроцессы обмена веществом и энергией, то есть скорость гео- ибиоэволюции.... Геомимикрия (гидротермальный синтез минералов (Александров)... Биомимикрия (биокерамика)Лекция 2. СистематикаЛитература1.2.3.4.5.Ю.Д.Третьяков, Ю.Г.Метлин «Фундаментальные физикохимические принципы в неорганическомматериаловедении», ЖВХО, т.36, н.6, 1991,с.265(подробное обсуждение всех принципов!)Ю.Д.Третьяков, Ю.Г.Метлин, «Проблемы и перспективыразвития материалов», ЖВХО, т.36, н.6, 1991, (введение кномеру)Г.Николис, И.Пригожин, Познание сложного, М.:Мир, 1990,341 с.А.Баблоянц, Молекулы, динамика и жизнь, М.:Мир, 1990,373 с.В.С.Иванова, А.С.Баланкин, И.Ж.Бунин, А.А.Оксогоев.Синергетика и фракталы в материаловедении.

М.: Наука,1994.Лекция 2. Систематика.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций