Cтраница 2
Для структур наномира информационным параметром стабильности является размер частиц, определяющий критический уровень поверхностной энергии. Современные исследования в области химии и физики поверхности позволяют описывать процессы, связанные с ролью поверхностной энергии в формировании структуры и свойств вещества. Информатором структурного состояния вещества как в живой, так и неживой природе является фрактальная размерность. В соответствии с концепцией по мере понижения значения размерности заполнения веществом трехмерного пространства при переходе их объемной части материального объекта на его прверх-ность высвобождается энергия, которая экспериментально обнаруживается как поверхностная энергия конденсированной фазы. В соответствии с этой концепцией информационным элементом структуры вещества является переходный слой, образующий поверхность раздела фаз. [16]
Вследствие этого атомы на границе обладают избыточной энергией, к-рая в природе кристаллитов играет роль, аналогичную роли поверхностной энергии на внешней поверхности твердого тела. На переходе от одного кристаллита к другому отклонения атомов от узлов решетки ( ее искажения) и соответствующая избыточная энергия нарастают с обеих сторон границы до максимума в ср. Ширина зоны избыточной энергии и искажений норм, решетки определяет толщину границ. Эта величина носит условный характер и зависит от методики определения. С учетом этого толщина границ обусловливается степенью разориентации решеток смежных кристаллитов и наклоном границ относительно кристаллографических осей обеих решеток. Ввиду криволинейности границ характер искажений решетки, их величина и избыточная энергия изменяются в широких пределах и сильно различаются для разных пар кристаллитов. Экспериментальные методики оценки толщины располагают преим. [17]
Полная теория должна учитывать также дополнительную свободную энергию линейной границы капель или линз. Существование этой свободной линейной энергии играет существенную роль в кинетике процесса каплеобразования в пересжатой пленке, подобно роли поверхностной энергии трехмерных капелек в пересыщенном паре. [18]
Туманом называют дисперсную систему, состоящую из капель жидкости, взвешенных в газе. Аэрозоли ( туман, дым, пыль) обладают специфическими свойствами, которые обусловлены тем, что тонко измельченные вещества имеют большую относительную поверхность, вследствие чего повышается роль поверхностной энергии распыленного вещества. В технике условно принимают, что высокодисперсный туман имеет радиус капель менее 0 1 мк, туман - от 0 1 до 10 мк и брызги - свыше 10 мк. [19]
Эта точка зрения, как мы увидим ниже, не может считаться правильной хотя бы потому, что она не разрешает вопроса о возникновении новой фазы, а только переносит его с элементов больших размеров на элементы очень малых размеров. Однако и этот шаг имеет существенное значение, потому что при малых размерах зародыша отношение его поверхности к объему оказывается весьма большим по сравнению со случаем обычных макроскопических тел. Соответственно в случае подобных зародышей в чрезвычайной степени возрастает роль поверхностной энергии и поверхностного натяжения при оценке общей и свободной энергии образуемой ими системы. [20]
Реализуемый в конкретных условиях термообработки или сварки тип превращения предопределяется двумя основными факторами: термодинамическим стимулом и степенью развития релаксационных процессов. По данным работы [35], система в процессе превращений аккумулирует упругую энергию из-за различий кристаллических структур и удельных объемов исходной и конечной фаз. При этом энергетический баланс системы определяется как накоплением упругой энергии, так и релаксацией. Причем в случае образования когерентных границ исходной и конечной фаз роль поверхностной энергии значительно меньше, чем упругой. При возникновении некогерентных границ соотношение указанных энергий обратное. Необходимо также учитывать вклад в энергетический баланс системы дефектов кристаллического строения, растворенных атомов примесных элементов, неметаллических включений. Механизм влияния перечисленных факторов требует дальнейшего изучения. [21]
Возникновение новой фазы в метастабильной жидкой фазе происходит в форме зародышей, которые обычно рассматриваются как маленькие кристаллики. Принимается, что маленькие кристаллики или комплексы частиц отличаются от обычных макроскопических тел в твердом состоянии только своими размерами. Эта точка зрения, как указывается в работе [8], не может считаться правильной хотя бы потому, что она не решает вопроса о возникновении новой фазы, а только переносит его с элементов больших размеров на очень малые. Однако этот шаг имеет существенное значение. В случае зародышей малых размеров в чрезвычайной степени возрастает роль поверхностной энергии и поверхностного натяжения при оценке общей и свободной энергии образуемой ими системы. [22]