Введение к работе
Актуальность темы исследования
Задача повышения стабильности материалов к неконтролируемым внешним воздействиям, необходимость решения вопроса увеличения срока их хранения является одной из важнейших задач современного материаловедения. Особо актуальной становится эта задача для решения вопросов стабильности энергетических материалов, типичным представителем которых и является азид серебра. Азид серебра -традиционный модельный объект исследования химических реакций в твердой фазе. Особенностью данного материала является возможность реализации в нем после энергетического воздействия, как взрывного, так и медленного разложения. В течение длительного времени после воздействия в кристаллах протекают процессы разложения (пост-процессы), длительностью и амплитудой которых, как показали результаты наших исследований, можно эффективно управлять с помощью электрического поля.
Влияние электрического поля в химии твердого тела рассматривается в основном в двух аспектах: инжекция и дрейф носителей заряда. Третий аспект - поляризация, до настоящего времени не рассматривался, хотя он связан с пространственным смещением электронной плотности в реагентах. Поэтому в наибольшей степени поляризация должна влиять на скорость химических реакций, поскольку образование химической связи всегда связано с пространственным перераспределением электронной плотности.
В настоящей работе представлены результаты исследований влияния слабого постоянного бесконтактного электрического поля (поля поляризации) на медленное и взрывное разложение, инициированное в нитевидных кристаллах азида серебра контактным электрическим полем в режиме монополярной инжекции дырок. Показана возможность дистанционного управления взрывной чувствительностью энергетических материалов, возможность управления бесконтактным электрическим полем скоростью твердофазных химических реакций. Результаты настоящего исследования позволяют приблизиться к пониманию механизма влияния низких электрических полей на твердофазные реакции.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Кемеровского госуниверситета (задание Министерства образования РФ) № гос. регистрации 01.2.00310200 в период с 1996 по 2012 годы, при поддержке фонда РФФИ (гранты № 96-03-32620; № 99-03-32723; № 03-03-32590), программы «Университеты России» (УР.06.01.016), научно-технической программы «Боеприпасы» (код НИР 003 34 040113).
Цели и задачи исследования
Целью данной работы является исследование влияния электрической поляризации на процесс электрополевого разложения кристаллов азида серебра.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
разработать методику оценки напряженности электрического поля в нитевидных кристаллах азида серебра для системы: воздух-АМз-воздух;
-
разработать метод оценки относительной диэлектрической проницаемости нитевидных кристаллов AgN3 при различных напряженностях внешнего электрического поля;
-
изучить влияние внешнего бесконтактного электрического поля на процесс медленного электрополевого разложения (кинетику пост-процессов, процесс образования промежуточного продукта), взрывную чувствительность кристаллов AgN3;
-
экспериментально доказать, что в результате реакции генерируется твердотельная электронно-дырочная плазма;
-
изучить влияние поля деполяризации на кинетику пост-процессов разложения.
Научная новизна
-
Предложена методика оценки напряженности электрического поля в нитевидном кристалле AgN3.
-
Впервые, на примере нитевидных кристаллов азида серебра, изучена зависимость относительной диэлектрической проницаемости от напряженности бесконтактного постоянного электрического поля.
-
Впервые экспериментально показано, что при разложении нитевидных кристаллов генерируется твердотельная электронно-дырочная плазма; изучены ее свойства (коллективный отклик на электромагнитное возмущение, токовые неустойчивости; инициирование плазмой процесса разложения).
-
Впервые обнаружены затухающие колебания комплексов «краевая дислокация - атмосфера Коттрелла» в кристаллах азида серебра.
На защиту выносятся
-
Метод оценки напряженности электрического поля в нитевидном кристалле азида серебра.
-
Зависимость относительной диэлектрической проницаемости в азиде серебра от напряженности внешнего бесконтактного электрического поля в системе «воздух-кристалл-воздух».
-
Поляризация в бесконтактном постоянном электрическом поле -как способ управления взрывной чувствительностью кристаллов азида серебра.
-
Генерация электронно-дырочной твердотельной плазмы в нитевидных кристаллах азида серебра при их электрополевом разложении.
-
Затухающие колебания микроструктур «краевая дислокация -атмосфера Коттрелла» в нитевидном кристалле азида серебра после действия контактного электрического поля.
Научная и практическая значимость работы заключается в возможности управления твердофазными реакциями в кристаллах азида серебра, являющегося типичным представителем энергетических материалов, способных под действием факторов различной природы претерпевать как взрывное, так и медленное разложение.
Личный вклад автора
Изложенные в диссертации результаты получены автором в совместной работе с сотрудниками кафедры химии твердого тела Кемеровского госуниверситета, участие которых отражено в совместных публикациях. В совместных публикациях автору принадлежат результаты, сформулированные в разделах «защищаемые положения» и «основные результаты» данной работы.
Публикации
По теме диссертации опубликованы 25 работ, из них 7 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации
