Введение к работе
Актуальность. Фуллерен - это одна из аллотропных модификаций углерода. Молекула фуллерена представляет собой выпуклый многогранник. Известны фуллерены Сбо, С;о и высшие фуллерены. Открыты фуллерены были в 1985 году. При нормальных условиях фуллерены существуют в виде фуллеритов - молекулярных кристаллов, в узлах решётки которых находятся молекулы фуллерена. Согласно теоретическим исследованиям, фуллерены обладают уникальными физическими свойствами, обуславливающими огромные потенциальные возможности применения этих углеродных наноструктур. С 90-х годов прошлого века наблюдается повышенный интерес исследователей к изучению молекулярной и кристаллической структуры фуллеритов и их свойств в различных условиях. К настоящему времени структура и свойства наиболее распространенного фуллерена См в значительной мере исследованы. Однако, фуллерен С70 и высшие фуллерены исследованы совершенно недостаточно. Данные различных групп исследователей в отношении фуллерена С70 не согласуются друг с другом, равновесная фазовая диаграмма фуллерена С70 как индивидуального молекулярного соединения. Информация о поведении фуллерена С70 при высоких давлениях имеет противоречивый характер. Определяемые исследователями параметры фазовых переходов зачастую зависели от способа исследования и среды, передающей давление. На момент начала данной работы полностью отсутствовала информация о поведении фуллерита С70 при ударно-волновом нагружении. Таким образом, спектр неизученных вопросов велик и по сей день. В этой связи исследования фазовых переходов в фуллерите С7о в условиях ударного сжатия представляют собой актуальную задачу.
Цель работы. Цель данной диссертации заключается в исследовании фазовых переходов фуллерена С7о при ударно-волновом нагружении.
Объект исследования. Поликристаллический фуллерит С70
различного исходного фазового состава.
Методы исследования. Эксперименты . производились с использованием взрывных метательных устройств и сборок сохранения плоской геометрии. Взрывные работы выполнялись на стенде ВБК-2 ОИВТ РАН. Максимальные ударные давления достигались в течение нескольких циркуляции волн в образце (ступенчатое ударно-волновое сжатие) и составляли от 8 до 52 ГПа. Для проведения ударного сжатия образцов в условиях принудительно контролируемой температуры использовалось ударное сжатие тонких (-10-20 мкм) слоев исследуемого фуллерита в массивных обкладках из эталонных материалов. Структура сохраненных образцов исследовалась методами ренпенофазового анализа ка установке
и
ДРОН-ЗМ (Си К,, - излучение). Оценки параметров нагружения исследованных образцов производились с использованием уравнения состояния фуллерита Сю-
Научная новизна.
Впервые исследованы фазовые превращения фуллерита С70 при ударно-волновом нагружении. Полученные экспериментальные данные о фазовом составе материала, сохраненного после воздействия на поликристаллический фуллерит С70 различного исходного фазового состава плоских ударных волн позволяют сделать ряд выводов об областях стабильности отдельных кристаллических фаз фуллерита С7о-
Практическая ценность.
Полученные данные о фазовых превращениях фуллерена С70 в сочетании с имеющейся информацией о термодинамических свойствах и фазовых превращениях фуллерена Сбо открывают возможности для прогнозирования поведения неразделенной смеси фуллеренов, являющейся относительно дешевым наноструктурным материалом, при ударно-волновом нагружении, что делает возможным создание с использованием этой смеси композитных материалов с заданными свойствами.
На защиту выносятся:
Экспериментальные данные о фазовом составе материала, сохраненного после ступенчатого ударно-волнового сжатия в диапазоне давлений от 8 до 52 ГПа поликристаллического фуллерита С70 различного исходного фазового состава, в привязке к траектории на Р-Т плоскости, реализованной в исследуемом образце в процессе взрывного эксперимента.
Публикации и апробация работы. Результаты исследований докладывались автором и обсуждались на научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (г. Москва, 2004, 2005, 2006, 2007 г.г.), Международных конференциях «Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество» (п. Эльбрус 2005 и 2007 г.г.), «Уравнения состояния вещества» (п. Эльбрус 2006 и 2008 г.г.), «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (г. Москва, 2004, 2005 и 2006 г.г.), 8th International Workshop "Subsecond thermophysics" (Moscow, 2007), а так же были представлены на ряде других международных научных конференций. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ (за исключением тезисов докладов), в том числе 4 статьи в рецензируемых научных журналах и 9 статей в сборниках и" трудах международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа объемом 104 страницы состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные результаты работы, а так же списка цитированной литературы.
