|
|
ш ш
552
тела под высоким давлением, пер. с англ., М., 19fifi; Бранит Н. Б., И ц к е в и ч к. С., Минина Н, Я., Влияние давления на поверхности Ферми металлов, «УФН», 1971, т. 104, с. 459; Механические свойства материалов под иыссшим даоле-кием, пер. с англ., в. 1≈2, М., 1973; Николаевский В. II,, Лившиц JI, Д., С и -л о в И. А., Механические свойства горных пород, в кн.: Итоги науки и техники. Сер. Механика твердого деформируемого тела, т. 11, М., 1978; В с-р е щ а г и н л. Ф., Кабалкина С. С., Рентгенострук-турпыс исследования при высоком да имении, М., 1979; Кур-д ю м о в А. В., П и л и п к е в и ч А. Н., Фазовые превращения в углероде и нитриде Пора, Км 1979; Т о н к о в К. Ю., Фазовые диаграммы элсмснгои при высоких давлениях, М., 1970; Верещагин. Л. Ф., Тиердое тело при высоких давлениях. Избр. труды, М., 1981; его же, Синтетические алмазы и гид роэк сгрузи я. Избр. труды, М., 1982; Стишов С- М,, Современно^ состояние физики высоких давлений, «Нести. ЛИ СССР», 1881, ЛЬ 9. с. 52; Ад ад у ров Г- А., Г о л ь д я н с н и и В. И., Превращения конденсированных веществ при их ударно-иолнопом сжатии в регулируемых термодинамических условиях, «Успехи химии», 1981, т. 50, с. 1810; Понятонский Е. Г., А н т о нов В. Е., Б е л а ш И. Т., Свойства фая высокого давления в системах металл ≈ водород, «УФН», 1982, т. 137, с. 663; Beggerow G., High-pressure properties of matter, в кн.: ban dolt≈Bornstein. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, New Series, gr. IV, v- Л, В.≈N. Y., 1980.
Л. Д. Лившиц, Е. Г. Понятовский.
Динамические Д. в. создаются с помощью ударных волы. Ударные волны сжатия возникают в средах, сжимаемость к-рых уменьшается с ростом давления. Ударные волны в КОНДСПС1ФОВ. средах от детонации взрывчатого вещества (ВБ) достигают интенсивности в леек, десятков ГПа. Близкие давления создаются при ударе по мишени ударником, к-рый разгоняют с помощью пневматич. и пороховых пушек до скоростей ~ 2 км/с. С помощью В В можно разогнать ударник до скоростей, близких к скорости разл╦та продуктов взрыва (~10 км/с). При соударении такого ударника с мишенью могут достигаться Д. в. в неси, сотен ГПа. Ещ╦ большие (~1000 ГПа) Д. в. создаются с помощью ку-мулятивного эффекте. Действием сфокусированного лазерного излучения достигнуты давления ок. 1 тысячи ГПа. В экспериментах с подземными ядерными взрывами выполнены исследования при Д. в. в неск. десятков тысяч ГПа.
В отличие от статич. Д. в., к-рые могут варьироваться независимо от темп-ры сжимаемого вещества, дина-мич. Д, в. связаны с темп-рой. Темп-pa определяется ур-нием состояния вещества и зависит от величины достигнутого давления и сжатия. В конденсиров, средах при Д. в. порядка неск. единиц или неск. десятков ГПа темп-ры достигают значений в сотни и тысячи К, при давлениях в сотни ГПа ≈ десятков тысяч К. Существенно больших темп-р при том же давлении можно достичь при ударном сжатии вещества с пониженной нач. плотностью (пористые среды). Ударное сжатие ≈∙ адиабатич. ненеобратимый (неизоэнтропий-ный) процесс. Оно происходит с огромной скоростью в чрезвычайно узкой (для конденсиров. сред ~10-ь -4-20 А) зоне фронта ударной волны. При этом вещество нагревается за сч╦т адиабатич. сжатия и сверх того вследствие пластич. течений и потока тепла, обусловленных градиентами напряжений и темп-ры в ударном фронте. Падение же давления и темп-ры за ударным фронтом происходит со скоростью на много порядков меньшей, чем скорость их роста в ударном фронте. Ято процесс изоэнтропийный, и поэтому энергия ударной волны, затрачиваемая на дополнит, сверхадиабатич. нагрев в-ва при ударном сжатии, после прохождения волны оста╦тся в средо.
С увеличением интенсивности ударной волны сверхадиабатич. нагрев раст╦т непропорционально давлению, и на него приходится вс╦ большая доля полной энергии волны. Этим определяется предельное сжатие вещества, к-рое может быть достигнуто ударным сжатием: при бесконечном возрастании давления вся энергия волны расходуется на нагрев среды, и сжатие е╦ прекращается. Для увеличения сжимаемости вещества в ударной водке уменьшают его нач. темп-ру или применяют ступенчатое сжатие, когда конечное давление достигается не одной ударной волной, а серией следую-
щих друг за другом ударных волн меньшей интенсивности (квазяизоэнтропич. сжатие).
Максимально достижимые статич. Д, в. ограничены прочностными свойствами коиструкц. материалов, но поддерживать состояние с высоким статич. давлением, в принципе, можно бесконечно долго. Принципиально достижимые значения динамич. Д. в. не ограничены (благодаря фундам. свойству вещества ≈ его инерционности), однако время их действия вследствие возникновения волн разрежения, движущихся со скоростью звука от свободных поверхностей ударно-сжатого тела, ограничено. Ударный волны сжатия движутся со скоростью, большей скорости звука в исходном веществе и меньшей, чем в ударно-сжатом. Поэтому волны разрежения догоняют фронт ударной волны и уменьшают давление в н╦м. По этой причине в реальном эксперименте уда╦тся поддерживать состояние с Д. в. лишь в течение1 неск. икс и меньше (напр., при генерации ударных волн при лазерном воздействии).
Несмотря на кратковременность действия дипамич. Д. в. разработаны исключительно прецизионные методы диагностики ударно-сжатого состояния. Законы сохранения массы и импульса связывают механич. параметры ударной волны: скорость волны /), скорость движения вещества за фронтом и, давление р и сжимаемость а. Поэтому, чтобы определить их, достаточно два из них измерить экспериментально. Обычно измеряют D и и. При этом с помощью совр. осциллографов высокого разрешения и скоростных фоторегисторов достигают точности измерений в доли процента. Для умеренных интепснтюстоп ударных волн разработаны методы прямого определения р (пьезодатчики) и а (импульсная рентгеноскопия). Точность в этом случае не выше леек, процентов. Тсмп-ра определяется оптич. методом (в прозрачных средах), а также методом термопар. Точность определения темп-р значительно ниже, чей значений механич. параметров ударной волны.
В науч. исследованиях динамич. Д. в. применяются для изучения свойств веществ в разл. агрегатных состояниях. При этом достигаются такие состояния, к-рые недоступны для др. методов (давлении до тысяч ГПа, мат. поля до десятков млн. эрстед и т. д.). Помимо ур-ния состояния, в экспериментах с динамич. Д. в. исследуются оптич., магн. и электрич. характеристики материалов. Известны работы, м к-рых для изучения свойств тв╦рдых тел в условиях динамич. Д. в. применяются импульсная рентгенография материалов и вынужденное Мандельштама ≈ Врпллюэла рассеяние, В силу кратковременности действия ударной волны и особенно вследствие огромных скоростей сжатия вещества во фронте ударной волны в среде могут возникать сильно неравповесные состояния. Исследование в этих условиях разл. релаксац. процессов (хим. реакций, полиморфных переходов и др.) показало, что ударно-волновое воздействие следует рассматривать как новый тип воздействия па среду, т. к. часто она приводит к результатам, к-рые либо трудно, либо невозможно получать др. способами. Так, дипольные молекулы под действием ударного фронта ориентируются по ходу волны. Этот эффект в условиях статич. Д. в. невозможен. Под действием ударных волн осуществляются разл. хим. реакции, при атом образуются продукты, специфические только для ударно-волнового воздействии. Напр., ароматич. соединения в слабых ударных волнах [(11--15) -103 атм, темп-ра 100-^200 °CJ претерпевают частичное разложение с разрушением бензольного кольца. Эта атормнч. деструкция обусловлена неравновисньщ состоянием вещества в зоне ударного сжатия. В статич. условиях при таких же значениях давлений и темп-ры эти соединения не разлагаются совсем, при нормальных давлениях и высоких темп-pax разлагаются с сохранением бензольного кольца, при дальнейшем росте темп-ры (до 2000 QC) происходит их полная графитизация. Под действием ударных волн мн. вещества претерпевают полиморфные переходы со
