(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) Снимок запечатлел реакцию самораспространяющегосявысокотемпературного синтеза, проходящую в смеси Fe, Fe2O3и BaO2,"Твердое пламя" распространяется справа налево, оставляя позади себя продукт,который в основном состоит из феррита BaFe12O19.Реакция была выполнена в кварцевой трубке в потоке кислорода.Составом для фейерверка называют горючуюсмесь нескольких веществ, из которых одни при повышении температуры выделяюткислород, а другие соединяются с ним. Кажется странным, что фейерверк можноиспользовать для создания новых материалов. Но группа исследователей изИнститута структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН,пос. Черноголовка Московской области) совместно с коллегами из Лондонскогоуниверситета и Университета Неймегена (Нидерланды) сумела использоватьуправляемые фейерверки для создания широкой гаммытехнических керамик. Совершенно не похожие на потешные огни времен ПетраВеликого (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 6, 1971 г.), они представляют собой экстремальныехимические реакции. За долю секунды возникают в них температуры до 2000°C, позволяющие моментально получать практически однофазные продукты.Этот путь создания материалов открываетмножество преимуществ: скорость реакции и ее температуру легко регулировать,а микрострукту ру полученного материала - точно контролировать. Вскоревыяснилось, что воздействие магнитных полей на реакцию горения может кардинальноизменить микроструктуру конечного продукта. Это открытие, как оказалось,привело к новым захватывающим возможностям синтеза керамики, включая производствоминиатюрных устройств с управляемыми магнитными свойствами.С помощью новой методики удается получатьособый класс керамик - ферриты, соединения железа, обладающие магнитнымисвойствами. Ферриты широко используются для изготовления постоянных магнитов,магнитных лент в кредитных карточках, используются в устройствах, работающихв СВЧ диапазоне и сердечниках памяти, в фокусирующих системах телевизорови в сотовых телефонах.Обычные процессы синтеза этих материаловдовольно длительны, потому что реакции в твердом теле идут очень медленнодаже при высоких температурах. А фейерверк горит с выделением большогоколичества тепла и не нуждается во внешнем его источнике. Подобные реакцииназываются реакциями самораспространяющегося высокотемпературного синтеза(СВС). Они были открыты российскими учеными А.Г. Мержановым, И. П. Боровинской и В. М. Шкиро (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 11,1984 г.).Некоторые реакции такого типа давно известныи широко используются. К ним, например, относится термитная реакция, которуюприменяли для сварки трамвайных рельсов еще в прошлом веке. Однако толькопосле длительных и целенаправленных исследований СВС-реакции нашли достойноеприменение при синтезе многих комплексных соединений - нитридов, оксидов,боридов и карбидов (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 8, 1985 г.).Реакции СВС проходят по материалу в видеволны, которая перемещается из начального источника воспламенения с постояннойскоростью. Их можно проводить на воздухе при нормальном давлении или впресс-форме, чтобы получить изделие сложной формы (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 11, 1991 г.).Последние исследования в области технологиисамораспространяющегося высокотемпературного синтеза открыли интригующийспособ дальнейшего управления химическими фейерверками. Обнаружили, чтомагнитное поле влияет на температуру и скорость распространения волны горения.В ферритах это вызывает изменение магнитных свойств материала пропорциональнонапряженности приложенного поля. Игольчатые зерна феррита образуются преимущественнов направлении приложенного поля. Благодаря такой ориентации реакция идетбыстрее, ее температура повышается, а содержание непрореагировавших примесейстановится существенно меньшим.Это приводит к беспрецедентным возможностямдля получения изделий с управляемыми магнитными свойствами, включая миниатюрныеустройства. Технология их создания необычайно гибка и позволяет использоватьмножество различных вариантов и условий получения.Один из таких примеров - кольцевые магниты,которые применяются в двигателях компьютерных дисководов. Они имеют восемьчередующихся полюсов по окружности и в настоящее время изготовляются путемсоединения в единое целое отдельных секций. Необходимость механическойобработки секций кладет предел их минимальным размерам. Но цельный кольцевоймагнит любого размера с требуемой магнитной структурой может быть изготовленСВС-реакцией в соответствующем не- однородном магнитном поле. Кандидат физико-математическихнаук Ю. Морозов, кандидат химическихнаук М. Кузнецов. Электронная микрофотография материала,полученного в результате СВС смеси Fe, Fe2O3 и BaO2в магнитном поле 2 Тесла. Области с высоким содержанием Fe имеют формуигольчатых кристаллических блоков BaFe12O19. Остальнойобразец - в значительной степени непрореагировавший окисел Fe2O3и частично прореагировавший BaFe2O4 .
Кольцеобразный магнит, используемый в шпиндельных двигателях компьютерныхдисководов. Слева - традиционно изготовленный магнит из восьми отдельнонамагниченных секций, соединенных вместе. Справа - цельный кусок кольцевогомагнита, который можно изготовить с применением СВС процесса в приложенномполе.КРОВЬ - ЖИВАЯ СИСТЕМА
(01) (02) (03) (04) (05) (06) (07) (08) (09) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94)
|