Главная Опубликованные материалы по рубрикам Опубликованные материалы Способ получения оксидных расплавов на основе оксида германия, обладающих некоторыми признаками свойств, сверхтекучих квантовых жидкостей

Способ получения оксидных расплавов на основе оксида германия, обладающих некоторыми признаками свойств, сверхтекучих квантовых жидкостей

27 декабря, 2018

administratoir

Ссылка для скачивания
Ваш подарок

Чек-лист
«Как успешно подготовиться к аттестации»

Подпишитесь на нашего бота в Telegram, чтобы забрать чек-лист

Получить чек-лист

Автор: Алёшина Мария Викторовна, Борисов Анатолий Федосеевич

Normal
0

false
false
false

RU
X-NONE
X-NONE

/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:»Обычная таблица»;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-priority:99;
mso-style-qformat:yes;
mso-style-parent:»»;
mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;
mso-para-margin:0cm;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:11.0pt;
font-family:»Calibri»,»sans-serif»;
mso-ascii-font-family:Calibri;
mso-ascii-theme-font:minor-latin;
mso-fareast-font-family:»Times New Roman»;
mso-fareast-theme-font:minor-fareast;
mso-hansi-font-family:Calibri;
mso-hansi-theme-font:minor-latin;
mso-bidi-font-family:»Times New Roman»;
mso-bidi-theme-font:minor-bidi;}

Аннотация

Предлагается способ получения сверхтекучей жидкости путем расплавления оксида германия (GeO2), а также с добавкой щелочного компонента (Na2O)  при температуре 1250°С.

Приведены экспериментальные данные, подтверждающие наличие признаков квантовых свойств и сверхтекучести таких расплавов. Показано, что расплавы обладают признаками таких свойств, как:

— нулевая энтропия;

— образование специфической формы водоворотов, образующихся при охлаждении расплава, характерных для квантовых жидкостей, без какого-либо механического воздействия.

Ключевые слова: сверхтекучесть, квантовые жидкости, квантовые свойства, германатные оксидные расплавы, образование воронок, нулевая энтропия.

Изобретение относится к получению сверхтекучего материала, находящегося в жидком состоянии, который может быть использован в качестве модельной жидкости, обладающей квантовыми свойствами.

Изобретение однокомпонентных и более сложных оксидных материалов и квантовых жидкостей расширяет область их использования в фундаментальных исследованиях, связанных с разработкой теоретических основ и решения технологических вопросов высокотемпературных квантовых материалов.

Изобретение относится также к получению простых по химическому составу квантовых жидкостей, полученных на основе неорганических стеклообразующих полимеров без введения каких-либо допирующих добавок.

В качестве прототипа рассматриваются борно-щелочные и чисто борные расплавы [1,2],  обладающие квантовыми свойствами.

Главным отличием предлагаемого состава ( GeO2) от расплавов борно-щелочной группы является новый комплекс физико-химических свойств. В частности, германатные оксидные материалы обладают более высокой химической стойкостью и другими электрохимическими и ядерными свойствами. Расплавы обладают повышенной вязкостью, а изделия на их основе имеют другие технологические параметры формования по сравнению с борными оксидными расплавами.

До настоящего времени разработано ограниченное количество сверхтекучих жидкостей, обладающих квантовыми свойствами, которые являются редкими экзотическими материалами. Известные достижения в этой области связаны главным образом с жидким гелием и с глубоким охлаждением и конденсацией паровой фазы некоторых других материалов [3].

Сверхнизкие температуры,  одноатомный состав жидкого гелия затрудняет использование его и других жидкостей в качестве модельных.

Отсутствие других типов квантовых жидкостей затрудняет изучение одного из важнейших вопросов – сверхтекучести материалов. В связи с этим разработка составов квантовых модельных жидкостей является актуальной проблемой для развития фундаментальных теоретических основ квантовой физики и имеет большое прикладное значение для разработки высокотемпературных сверхтекучих материалов.

В данной статье рассматриваются впервые идентифицированные признаки сверхтекучих квантовых свойств германатных расплавов.

Для установления сверхтекучести в работе было показано, что расплав GeO2  и натриево-германатные расплавы обладают следующими свойствами:

Германатные расплавы в определенных концентрационных границах имеют нулевые значения энтропии (рис. 1 точки а, в).

 Анализируя экспериментальные данные, следует в первую очередь обратить внимание на рисунок и особенности строения диаграмм «коэффициент термо — ЭДС, — состав» в системах К2О – В2О3, Cs2OB2O3  и  Na2OGeO2, имеющих между собой большое сходство и вместе с этим существенно отличающихся по характеру строения и диапазону изменения  ЭДС, в зависимости от температуры систем с постоянными значениями координационных чисел катионов ( систем R2OSiO2). В работе [2] было показано, что отмеченные аномалии объясняются координационными переходами В34 или Ge4Ge6  (рис.2).

Normal
0

false
false
false

RU
X-NONE
X-NONE

/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:»Обычная таблица»;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-priority:99;
mso-style-qformat:yes;
mso-style-parent:»»;
mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;
mso-para-margin:0cm;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:11.0pt;
font-family:»Calibri»,»sans-serif»;
mso-bidi-font-family:»Times New Roman»;}

Из дальнейшего сопоставления диаграмм « термо –ЭДС — состав» для систем Na2OGeO2  и R2O – В2О3 следует, что в малощелочных расплавах существуют полиэдры с пониженной координацией. Этому отвечает представление четырех координированного германия или трех координированного бора в малощелочных расплавах.

Наибольший интерес для перехода расплава в сверхтекучее состояние представляют составы с минимальными значениями щелочного компонента (Na2O).

Как показывают экспериментальные данные область образования сверхтекучих расплавов примыкает к чистому компоненту , что очень небольшая экстраполяция коэффициента термо – ЭДС на нулевое содержание щелочного компонента (чистый GeO2  ) дает однозначно нулевые значения αТ, а вместе с этим и нулевые значения энтропии GeO2  .

Одним из свойств, сверхтекучих жидкостей, активно изучаемых физиками в последнее время [4] являются водовороты, получаемые при охлаждении жидкости до температур близких к абсолютному нулю. Физики смогли рассчитать различные динамические эффекты, используя суперсовременный компьютер. Динамика образования воронок изучалась в зависимости от скорости  механического принудительного вращения жидкости. Установлено, что сверхтекучесть сохраняется даже в тех случаях, когда перемешивание осуществляется со сверхзвуковыми скоростями. В зависимости от скорости вращения образуется или много организованных в концентрических окружностях воронок (при малой скорости вращения) или образуется одна воронка в центре, если перемешивать жидкость достаточно быстро.

Приведенные выше экспериментальные данные, свидетельствующие о сверхтекучести расплава борного ангидрида дали основание предполагать, что и другие свойства, характерные для квантовых жидкостей должны найти подтверждение. В связи с этим были изучены гидродинамические условия образования воронок в расплаве GeO2   при его охлаждении от температуры 1200°С до комнатной температуры. Как показали экспериментальные данные, при охлаждении расплава GeO2  происходит образование необычной конусообразной центральной воронки при полном отсутствии механических воздействий на расплав, что подтверждает наличие признаков сверхтекучих и квантовых свойств у расплава GeO2 . Образование воронок в расплаве связано с существованием вихрей и перемещением сверхтекучей части квантовой жидкости, которая в определенный момент , по-видимому, вовлекает в движение обычную часть расплава.

Сегодня можно утверждать, что водовороты, наблюдавшиеся физиками в квантовых жидкостях при сверхнизких температурах и в наших опытах в расплаве GeO2   представляют собой одно и то же явление и являются дополнительным важным подтверждением проявления признаков квантовых сверхтекучих свойств расплава оксида германия.

  •  Рассматривая далее диаграммы « коэффициента термо – ЭДС – состав» в системах Na2OGeO2 и Na2OB2O3 можно отметить их достаточно полную аналогию, особенно в области малощелочных участков.
  • Получение новых квантовых материалов позволит расширить их использование в устройствах, где квантовые являются обязательными свойствами, например, в нанометровой электронике, лазерных устройствах. Рассматриваемые материалы являются модельным объектом. Необходимо отметить, что для проведения дальнейших исследований и подтверждения идентификации сверхтекучести и квантовых свойств системы Na2OGeO2   требуются высокотемпературные тепловые агрегаты ( рабочая температура 1400-1500 °С, а также платиновые материалы).
  •  Германатные расплавы обладают стеклообразующими свойствами и легко поддаются различным методам формования, в том числе методами вытягивания стекловолокон и выдувания различных изделий с нанометровой толщиной стенки.
  • Топологические свойства позволяют получать без особых затруднений материал с одномерной и двухмерной структурой.

Литература

1.            Способ получения оксидных расплавов, обладающих признаками сверхпроводящих жидкостей, Борисов А.Ф., Кислицина И.А, заявка 2011108168/05, 02.03.2011, опубликовано 27.12.2012, Бюл. № 36.

2.            Борисов А.Ф., Забелин В.А., Кислицына И.А. Термоэлектрические исследования координационных состояний бора в расплавах системы Li2OB2O3// Приволжский научный журнал – 2012 — №4 – с. 163-168.

3.            Википедия: Сверхтекучесть – Режим доступа:  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%E2%E5%F0%F2%E^%F1%F2%FC

4.            Тайны мира – Режим доступа : http://www.tainamira.net/novosti/raznoe/ fizikiobj asnilivodovorotyvsverchtekucheizhidk

 

 

Назад

Акция месяца

СКИДКА 42%

на курсы повышения квалификации и переподготовки

  • Дистанционное обучение 
  • Документы установленного образца 
  • Вносим данные в ФИС ФРДО 
  • Доставка оригиналов документов — в подарок!
Получить свидетельство
о публикации
Опубликовать статью Создать диплом
Ваш подарок

Чек-лист
«Как успешно подготовиться к аттестации»

Подпишитесь на нашего бота в Telegram, чтобы забрать чек-лист

Получить чек-лист
Топ 15 курсов повышения квалификации
Топ 15 курсов переподготовки
До конца распродажи:
0 Дней
23 Часа
59 Минут
59 Секунд
Дистанционное обучение
Внедрение ФОП дошкольного образования
-42%
1700 ₽
От: 894 ₽
Подробнее
Показать всё
Дистанционное обучение
Воспитание детей дошкольного возраста
-42%
5850 ₽
От: 3394 ₽
Подробнее
Дистанционное обучение
Менеджмент в образовании
-42%
5850 ₽
От: 3394 ₽
Подробнее
Дистанционное обучение
Специалист по работе с молодёжью
-42%
5850 ₽
От: 3394 ₽
Подробнее
Дистанционное обучение
Практическая психология
-42%
5850 ₽
От: 3394 ₽
Подробнее
Дистанционное обучение
Пожарная безопасность
-42%
5850 ₽
От: 3394 ₽
Подробнее
Показать всё
×

«Портфолио — убийца: как
НЕ надо оформлять документы»

Подпишитесь на Telegram бота и получите
памятку БЕСПЛАТНО