РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД И ЭЛЕКТРО-, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИТОВ

Объектом исследования являлись наноструктурированные неоднородные конденсированные среды, углеродные наноматериалы и композиты, стеклообразующие жидкости. Цель проекта. Проект направлен на решение фундаментальной проблемы физического материаловедения, связанной с выяснением природы и характера структурно-релаксационных процессов в наноструктурированной конденсированной среде; экспериментальное и теоретическое исследование процессов электро- и тепломассо переноса в системе «катодный узел – дуговой разряд»; развитие модели делокализованных атомов, применимых к процессу стеклования и вязкого течения стеклообразующих жидкостей. Показано, что в слоистой системе «пьезоэлектрик – слой жидкости» дисперсия скорости поверхностных акустических волн (ПАВ) может быть описана линейной зависимостью. Обнаружено, что в слоистой структуре «пьезоэлектрик – слой адсорбированной воды» наблюдается нарушение линейной дисперсии скорости ПАВ, которое может быть объяснено аномальной частотной зависимостью диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. На основе аналитического описания дисперсии ПАВ в слоистой структуре «пьезоэлектрик – тонкий слой жидкости» разработаны методы определения диэлектрических характеристик жидкости. Метод продемонстрирован на примере исследования диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Характер зависимости диэлектрической проницаемости адсорбированной воды от относительного давления пара указывает на наличие релаксационного процесса (релаксации Дебая) со временем релаксации 10^–8 с. Проведены исследования низкочастотных (10^5 Гц) вязкоупругих свойств нанодисперсных систем в зависимости от концентрации и размеров нановключений (диоксид кремния, иттрий-алюминиевый гранат, допированный неодимом, фуллерены) в этиленгликоле и полиэтилсилоксановой жидкости. Впервые получены экспериментальные данные низкочастотных вязкоупругих параметров коллоидных суспензий наночастиц. Исследованы зависимости вязкоупругих параметров суспензии от величины деформации и температуры. Проведена оценка энергии активации. Показано, что при малых углах сдвига наблюдается область линейной упругости и эффективной вязкости суспензий. С увеличением угла сдвига эти параметры уменьшаются, что связано с перестройкой структуры. Определено критическое напряжение сдвига, при котором разрушается равновесная структура суспензии. Измерены вязкости коллоидных суспензий наночастиц при малых градиентах скорости течения. Показано, что вязкости суспензий намного больше табличной. Проведены ИК-спектроскопические исследования синтезированных наносуспензий. Для катодных узлов в общем виде решена проблема, включающая совместную постановку и решение электрической задачи и тепловой задачи. Изучены закономерности интегральных параметров активированных термоэмиссионных катодов в зависимости от токовой нагрузки в дуговом разряде пониженного давления p = 1,33*10^4 Па. Выявлено оптимальное значение тока с минимумом удельной эрозии, ранее наблюдаемое только в разрядах атмосферного давления. Разработана концепция, согласно которой стеклование жидкости наступает тогда, когда энергия тепловых колебаний решетки в расчете на атом, становится меньше энтальпии делокализации атома. Установлено, что энергия делокализации атома линейно зависит от температуры стеклования, что может быть обосновано в рамках модели делокализованных атомов. Определены связи между гармоническими и ангармоническими характеристиками твердых тел на примере однозначной связи между коэффициентом Пуассона и параметром Грюнайзена. Результаты исследования по данному проекту могут быть востребованы для создания новых материалов, используемых в нанотехнологиях различного назначения, что согласуется с приоритетным направлением Стратегии научно-технологического развития РФ.