ДАВЛЕ́НИЯ ВЫСО́КИЕ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 8. Москва, 2007, стр. 218

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Н. М. Кузнецов

ДАВЛЕ́НИЯ ВЫСО́КИЕ в фи­зи­ке, об­ласть дав­ле­ний, обу­слов­лен­ных сжа­ти­ем и/или на­гре­ва­ни­ем ве­ще­ст­ва, в ко­то­рой фи­зич. и хи­мич. свой­ст­ва ве­ще­ст­ва су­ще­ст­вен­но от­лич­ны от его свойств в нор­маль­ных ус­ло­ви­ях. Со­стоя­ние ве­ще­ст­ва при та­ких дав­ле­ни­ях на­зы­ва­ют экс­тре­маль­ным. Зна­че­ния дав­ле­ний, ко­то­рые при­ня­то счи­тать Д. в., за­ви­сят от рас­смат­ри­вае­мых фи­зич. яв­ле­ний или кон­крет­ных за­дач. Так, свой­ст­ва га­зов с рос­том дав­ле­ния до ок. 0,1 ГПа при нор­маль­ной темп-ре при­бли­жа­ют­ся к свой­ст­вам жид­ко­сти, и для га­зов та­кие и бо­лее вы­со­кие дав­ле­ния счи­та­ют Д. в. Для жид­ко­стей вслед­ст­вие их ма­лой сжи­мае­мо­сти об­ласть Д. в. на­чи­на­ет­ся от еди­ниц ГПа. Та­кие же зна­че­ния дав­ле­ний счи­та­ют­ся вы­со­ки­ми и для твёр­дых тел, од­на­ко в не­ко­то­рых слу­ча­ях су­ще­ст­вен­ные из­ме­не­ния их свойств мо­гут про­ис­хо­дить и при бо­лее низ­ких дав­ле­ни­ях. Напр., при од­но­ос­ном сжа­тии ме­тал­лов про­ис­хо­дят не­об­ра­ти­мые де­фор­ма­ции при дав­ле­ни­ях (на­пря­же­ни­ях) в де­сят­ки и сот­ни МПа. С рос­том дав­ле­ния умень­ша­ют­ся меж­атом­ные и меж­мо­ле­ку­ляр­ные рас­стоя­ния в ве­ще­ст­ве, и ино­гда к Д. в. от­но­сят дав­ле­ния, при ко­то­рых из­ме­не­ние этих рас­стоя­ний со­пос­та­ви­мо с их значениями, т. е. дав­ле­ния по­ряд­ка мо­ду­лей уп­ру­го­сти. В при­ро­де наи­бо­лее вы­со­кие зна­че­ния име­ют дав­ле­ния в цен­трах пла­нет и звёзд. Напр., в цен­тре Зем­ли они ок. 360 ГПа, Юпи­те­ра – поряд­ка 2·104 ГПа, Солн­ца – 2·107 ГПа, бе­лых кар­ли­ков – 109–1011 ГПа (по тео­ре­тич. оцен­кам).

С уве­ли­че­ни­ем дав­ле­ния из­ме­ня­ют­ся ме­ха­нич., элек­трич. и маг­нит­ные свой­ст­ва ве­ществ, вза­им­ная рас­тво­ри­мость кон­так­ти­рую­щих ком­по­нент и фаз, про­ис­хо­дят фа­зо­вые пе­ре­хо­ды. Боль­шин­ст­во жид­ко­стей за­твер­де­ва­ет при ком­нат­ной темп-ре и Д. в. до 3–6 ГПа. При изо­тер­мич. сжа­тии твёр­дое те­ло мо­жет пе­рей­ти из па­ра­маг­нит­но­го в фер­ро­маг­нит­ное со­стоя­ние, ди­элек­трик или по­лу­про­вод­ник мо­жет стать про­вод­ни­ком. Напр., мо­ле­ку­ляр­ный кри­сталл во­до­ро­да ста­но­вит­ся ме­тал­лом при дав­ле­нии ок. 350 ГПа. По тео­ре­тич. оцен­кам, при дав­ле­ни­ях ок. 400 ГПа ме­тал­лич. фа­за во­до­ро­да ста­но­вит­ся атом­ным кри­стал­лом.

Схемы аппаратов высокого давления: а – аппарат "цилиндр – поршень"; б – камера с криволинейными пуансонами; в – многопуансонная камера; 1 – поршень или пуансон; 2 –...

При дос­та­точ­но силь­ном по­вы­ше­нии дав­ле­ния пу­тём сжа­тия без су­ще­ст­вен­но­го по­вы­ше­ния темп-ры про­ис­хо­дят по­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния с об­ра­зо­ва­ни­ем бо­лее плот­ных кри­стал­лич. мо­ди­фика­ций. Фа­зы, об­ласть тер­мо­ди­на­мич. ус­той­чи­во­сти ко­то­рых со­от­вет­ст­ву­ет Д. в., на­зы­ва­ют фа­за­ми вы­со­ких дав­ле­ний. При­ме­ры та­ких фаз – ко­эсит и сти­шо­вит – кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ции крем­не­зё­ма (SiO2), су­ще­ст­ву­ют как ме­та­ста­биль­ные фа­зы и в нор­маль­ных ус­ло­ви­ях, в ко­то­рых ста­биль­ная фа­за SiO2 – кри­стал­лич. кварц. Плот­но­сти квар­ца, ко­эси­та и сти­шо­ви­та в нор­маль­ных ус­ло­ви­ях рав­ны со­от­вет­ст­вен­но 2,65; 3,1 и 4,3 г/см3. Др. при­мер фа­зы Д. в. – ал­маз (кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ция уг­ле­ро­да). В нор­маль­ных ус­ло­ви­ях он со­хра­ня­ет­ся как ме­та­ста­биль­ная фа­за, не пе­ре­хо­дя в ус­той­чи­вую фа­зу – гра­фит.

Ре­шёт­ки мо­ле­ку­ляр­ных кри­стал­лов, имею­щих от­но­си­тель­но рых­лые (ажур­ные) струк­ту­ры (кри­стал­лы квар­ца, льда), при силь­ном ста­тич. сжа­тии без на­гре­ва­ния те­ря­ют ме­ха­нич. ус­той­чи­вость и, не пе­ре­хо­дя в но­вую рав­но­вес­ную фа­зу, раз­ру­ша­ют­ся – амор­фи­зу­ют­ся. При ком­нат­ной темп-ре амор­фи­за­ция квар­ца на­чи­на­ет­ся при­мер­но при 25 ГПа и за­кан­чи­ва­ет­ся при­мер­но при 30 ГПа.

Тео­ре­тич. рас­чё­ты тер­мо­ди­на­мич. и др. свойств жид­ко­стей и твёр­дых тел при Д. в. вы­пол­ня­ют­ся на ос­но­ве клас­сич. и кван­то­вой ме­ха­ни­ки, как пра­ви­ло, с ис­поль­зо­ва­ни­ем ря­да уп­ро­щаю­щих при­бли­же­ний и мо­де­лей и ну­ж­да­ют­ся в экс­пе­рим. про­вер­ке. Ис­клю­че­ние со­став­ля­ют сверх­вы­со­кие сжа­тия ог­ром­ны­ми дав­ле­ния­ми, при ко­то­рых для элек­трон­ных обо­ло­чек уже нет дос­та­точ­но­го объ­ё­ма и они раз­ру­ша­ют­ся, а элек­тро­ны об­ра­зу­ют вы­ро­ж­ден­ный иде­аль­ный фер­ми-газ, свой­ст­ва ко­то­ро­го, в т. ч. и урав­не­ние со­стоя­ния, из­вест­ны. По ме­ре изо­тер­мич. сжа­тия та­ко­го га­за дав­ле­ние воз­рас­та­ет про­пор­цио­наль­но плот­но­сти в сте­пе­ни 5/3. Со­от­вет­ст­вую­щие дав­ле­ния чрез­вы­чай­но ве­ли­ки. Их ниж­няя гра­ни­ца $p^*$ для эле­мен­та с атом­ным но­ме­ром $Z$ по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны удов­ле­тво­ря­ет со­от­но­ше­нию: $p^* \approx10^4Z^2$ ГПа.

Статические методы

соз­да­ния в ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях Д. в. ос­но­ва­ны на на­гре­ва­нии об­раз­ца, за­клю­чён­но­го в проч­ную жё­ст­кую обо­лоч­ку, или на гид­ро­ста­тич. сжа­тии об­раз­ца внеш­ни­ми си­ла­ми в прес­сах спец. кон­ст­рук­ций с со­хра­нени­ем всей или поч­ти всей его мас­сы. В ме­ха­нич. ме­то­дах ис­поль­зу­ют на­со­сы и ком­прес­со­ры (гид­рав­ли­че­ские и га­зо­вые), по­зво­ляю­щие дос­ти­гать зна­че­ний дав­ле­ния до 1–1,5 ГПа. В ус­та­нов­ках ти­па «ци­линдр – пор­шень» (рис., а), при­ме­няе­мых для сжа­тия га­зов, жид­ко­стей и твёр­дых тел, ве­ли­чи­на Д. в. ог­ра­ни­че­на проч­но­стью порш­ней на сжа­тие. При ис­поль­зо­ва­нии для их из­го­товле­ния твёр­дых спла­вов мак­си­маль­но дос­ти­жи­мые дав­ле­ния со­став­ля­ют 5–6 ГПа. Проч­ность кон­ст­рук­ций по­вы­ша­ют, напр., ис­крив­ляя про­филь де­та­лей ка­ме­ры (рис., б) или раз­де­ляя стен­ки ка­ме­ры на сег­мен­ты для то­го, что­бы не бы­ло кру­го­вых рас­тя­ги­ваю­щих на­пря­же­ний (т. н. мно­го­пу­ан­сон­ные ап­па­ра­ты; рис., в). В мно­го­сту­пен­ча­тых ап­па­ра­тах ка­ме­ра Д. в. по­ме­ща­ет­ся внут­ри боль­ше­го со­су­да с мень­шим дав­ле­ни­ем, при этом дос­ти­га­ет­ся бóль­шая проч­ность де­та­лей. Ис­поль­зо­ва­ние при­род­ных или син­те­тич. ал­ма­зов в ап­па­ра­тах Д. в. по­зво­ли­ло до­с­ти­гать дав­ле­ний ок. 100 ГПа. Од­на­ко в тех­ни­ке ста­тич. экс­пе­ри­мен­тов по­вы­ше­ние Д. в. свя­за­но с умень­ше­ни­ем объ­ё­ма ра­бо­чей ка­ме­ры. Так, объ­ём ал­маз­ных ка­мер умень­ша­ют до де­ся­тых или со­тых до­лей мм3. Др. не­дос­тат­ком ста­тич. ме­то­дов яв­ля­ет­ся ог­ра­ни­чен­ность об­лас­ти до­пус­ти­мых вы­со­ких темп-р, при ко­то­рых де­та­ли ус­та­но­вок не ис­па­ря­ют­ся, не пла­вят­ся и не те­ря­ют проч­но­сти. Низ­ко­тем­пе­ра­тур­ные ис­сле­до­ва­ния вы­пол­ня­ют с ис­поль­зо­ва­ни­ем крио­ген­ной тех­ни­ки, а ис­сле­до­ва­ния в ин­тер­ва­ле темп-р от –196 °C до 400 °C – в тер­мо­ста­тах. Темп-ры до 1500–3000 °C в ста­цио­нар­ном ре­жи­ме по­лу­ча­ют с по­мо­щью элек­трич. на­гре­ва­те­лей, по­ме­щён­ных внут­ри ка­ме­ры. На­гре­ва­ние об­раз­цов че­рез про­зрач­ные ал­маз­ные стен­ки осу­ще­ст­в­ля­ют ла­зер­ным из­лу­че­ни­ем. Для мн. на­уч. и прак­тич. це­лей фа­зу ве­ще­ст­ва, по­лу­чен­ную при Д. в., нуж­но со­хра­нять в нор­маль­ных ус­ло­ви­ях, од­на­ко, как пра­ви­ло, при сни­же­нии дав­ле­ния про­ис­хо­дит об­рат­ный пе­ре­ход. Ино­гда всё же уда­ёт­ся со­хра­нить фа­зу Д. в. в ме­та­ста­биль­ном со­стоя­нии, для это­го сни­жа­ют сна­ча­ла темп-ру сжа­то­го ве­ще­ст­ва, а за­тем дав­ле­ние.

Динамические методы

В крат­ко­вре­мен­ных про­цес­сах взрыв­но­го ти­па (взрыв кон­ден­си­ро­ван­но­го ВВ – тро­ти­ла, гек­со­ге­на и др., столк­но­ве­ние тел при боль­шой ско­ро­сти от­но­си­тель­но­го дви­же­ния и др.) об­ра­зу­ют­ся силь­ные удар­ные вол­ны, сжи­маю­щие и на­гре­ваю­щие ве­ще­ст­во, по ко­то­ро­му они рас­про­стра­ня­ют­ся. Со­от­вет­ст­вен­но в нём раз­ви­ва­ют­ся Д. в., ко­то­рые в от­ли­чие от ста­ти­че­ских Д. в. на­зы­ва­ют ди­на­ми­че­ски­ми. При де­то­на­ции кон­ден­си­ро­ван­ных ВВ воз­ни­ка­ют удар­ные вол­ны с дав­ле­ни­ем до несколь­ких де­сят­ков ГПа. Та­кие вол­ны пе­ре­хо­дят за­тем в ис­сле­дуе­мое ве­ще­ст­во, кон­так­ти­рую­щее с ВВ. С по­мо­щью ку­му­лятив­ных за­ря­дов дос­ти­га­ют дав­ле­ний по­ряд­ка со­тен ГПа. Об­раз­цы, по­ме­щён­ные в ближ­ней зо­не под­зем­но­го ядер­но­го взры­ва, под­вер­га­ют­ся дав­ле­ни­ям ок. 4–5 ТПа. Для по­лу­че­ния ди­на­ми­че­ских Д. в. ис­поль­зу­ют­ся так­же спец. га­зо­вые и др. од­но­сту­пен­ча­тые и двух­сту­пен­ча­тые пуш­ки, ко­то­рые раз­го­ня­ют сна­ря­ды – пла­сти­ны, уда­ряю­щие за­тем по пре­гра­де из ис­сле­дуе­мо­го ве­ще­ст­ва. От­но­сит. ско­рость столк­но­ве­ния пла­сти­ны и ми­ше­ни дос­ти­га­ет в двух­сту­пен­ча­тых пуш­ках 10 км/с; дав­ле­ния, раз­ви­вае­мые при уда­ре, со­став­ля­ют от не­сколь­ких де­сят­ков до 100 ГПа.

Три урав­не­ния, вы­ра­жаю­щие за­ко­ны со­хра­не­ния мас­сы, им­пуль­са и энер­гии в удар­ной вол­не, свя­зы­ва­ют пять ве­ли­чин – ско­рость удар­ной вол­ны $D$, дав­ле­ние $p$, плот­ность ве­ще­ст­ва $\rho$, ско­рость его дви­же­ния $u$ и внутр. энер­гию $\varepsilon$ за удар­но-вол­но­вым раз­ры­вом. Из­ме­рив ско­ро­сти $D$ и $u$ и зная со­стоя­ние ве­ще­ст­ва пе­ред вол­ной, мож­но вы­чис­лить $p$ и $\varepsilon$ как функ­ции от $\rho$ (см. Удар­ная вол­на), т. е. по­лу­чить дан­ные об урав­не­нии со­стоя­ния.

Ре­зуль­тат ди­на­мич. сжа­тия ве­ще­ст­ва за­ви­сит от вре­ме­ни сжа­тия. Ес­ли вре­мя $\tau$ удер­жа­ния ве­ще­ст­ва при ди­на­ми­че­ском Д. в. боль­ше вре­ме­ни ус­та­нов­ле­ния тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сия $\tau_p$ в сжа­том ве­щест­ве, то его воз­дей­ст­вие во мно­гих слу­ча­ях да­ёт та­кие же (или близ­кие) ре­зуль­та­ты, что и дей­ст­вие на это ве­ще­ст­во ста­тич. дав­ле­ний при оди­на­ко­вых ко­неч­ных плот­но­сти и темп-ре. Ес­ли же $\tau \lt\tau_p$, то ве­ще­ст­во при ди­на­мич. дей­ст­вии Д. в. ли­бо со­хра­ня­ет свою ис­ход­ную струк­туру, ли­бо на­хо­дит­ся в не­рав­но­вес­ном со­стоя­нии и име­ет со­от­вет­ст­вен­но др. свой­ст­ва по срав­не­нию с ре­зуль­та­том ста­тич. сжа­тия.

Су­ще­ст­ву­ют два осн. ки­не­тич. ме­ха­низ­ма пе­ре­строй­ки кри­стал­лич. струк­ту­ры ве­ще­ст­ва – т. н. диф­фу­зи­он­ный ме­ха­низм (с ак­ти­ва­ци­ей отд. атом­ных час­тиц и пре­одо­ле­ни­ем ак­ти­ва­ци­он­ных барь­е­ров ка­ж­дым ато­мом или мо­ле­ку­лой ин­ди­ви­ду­аль­но) и мар­тен­сит­ный (ха­рак­те­ри­зую­щий­ся коо­пе­ра­тив­ной, ко­ге­рент­ной пе­ре­строй­кой кри­стал­лич. ре­шёт­ки). Ес­ли мар­тен­сит­ный пе­ре­ход гео­мет­ри­че­ски воз­мо­жен, то его вре­мя дос­та­точ­но малó. По­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния, на­блю­дае­мые при ста­ти­че­ском и удар­ном сжа­тии мн. ме­тал­лов (напр., же­ле­за, вис­му­та, на­трия, ка­лия), а так­же гер­ма­ния и не­ко­то­рых со­еди­не­ний, име­ют, как пра­ви­ло, мар­тен­сит­ную при­ро­ду. Диф­фу­зи­он­ный ме­ха­низм при срав­ни­тель­но низ­ких темп-рах ки­не­ти­че­ски за­пре­щён как при ди­на­ми­че­ских, так и при ста­ти­че­ских Д. в. (тре­бу­ет прак­ти­че­ски бес­ко­неч­но­го вре­ме­ни), но при вы­со­ких темп-рах он мо­жет быть дос­та­точ­но бы­ст­рым. При­мер – плав­ле­ние в удар­ной вол­не.

Темп-ра при сжа­тии в удар­ной вол­не воз­рас­та­ет бы­ст­рее, чем при адиа­ба­тич. сжа­тии. Од­на­ко раз­груз­ка (сня­тие Д. в.) про­ис­хо­дит адиа­ба­ти­че­ски, и ве­ще­ст­во по­сле раз­груз­ки име­ет по­вы­шен­ную темп-ру по срав­не­нию с ис­ход­ным со­стоя­ни­ем до удар­но­го сжа­тия. Воз­вра­ще­ние к нор­маль­ной темп-ре по­сле сня­тия дав­ле­ния про­ис­хо­дит при мед­лен­ном ос­ты­ва­нии об­раз­ца в ок­ру­жаю­щей сре­де. Это спо­соб­ст­ву­ет воз­вра­ще­нию к ис­ход­но­му рав­но­вес­но­му со­стоя­нию (от­жиг). Тем не ме­нее об­ра­зо­вав­шие­ся при ди­на­мич. на­груз­ках (в удар­ной вол­не) кри­стал­лич. и аморф­ные струк­ту­ры по­сле сня­тия дав­ле­ния не­ред­ко со­хра­ня­ют­ся сколь угод­но дол­го в ме­та­ста­биль­ных со­стоя­ни­ях. Мно­го­об­ра­зие на­чаль­ных со­стоя­ний ве­ще­ст­ва, ин­тен­сив­но­стей удар­ных волн, воз­мож­ность ва­риа­ций дли­тель­но­сти фаз сжа­тия и раз­груз­ки ис­поль­зу­ют­ся при ди­на­мич. на­груз­ках для по­лу­че­ния из­вест­ных и но­вых мо­ди­фи­ка­ций с уни­каль­ны­ми фи­зи­ко-хи­мич. и ме­ха­нич. свой­ст­ва­ми. Уни­каль­ность свойств ме­та­ста­биль­ных ве­ществ, по­лу­чае­мых при ди­на­ми­че­ских Д. в., обу­слов­ле­на тем, что дей­ст­вие ди­на­мич. на­груз­ки не эк­ви­ва­лент­но мед­лен­но­му сжа­тию и на­гре­ву: важ­на ки­не­ти­ка про­цес­сов при на­груз­ке и раз­груз­ке. Напр., в удар­ной вол­не воз­мо­жен про­цесс по­ли­ме­ри­за­ции и в том случае, когда в от­сут­ст­вии ди­на­мич. сжа­тия при тех же $p$ и $T$ она не про­ис­хо­дит.

Осо­бен­но­сти про­цес­са из­ме­не­ния свойств ве­ще­ст­ва и их ис­сле­до­ва­ния при воз­дей­ст­вии ди­на­ми­че­ских Д. в. за­клю­ча­ют­ся в том, что оп­ре­де­лён­ные зна­че­ния дав­ле­ния $p$ и темп-ры $T$ на­блю­да­ют­ся толь­ко лишь на отд. ли­нии – на удар­ной адиа­ба­те $p(T)$. Для рас­про­стра­не­ния этих дан­ных на всё по­ле $p$, $T$ при­вле­ка­ют тео­ре­тич. рас­чё­ты, ис­хо­дя из урав­не­ния со­стоя­ния, со­дер­жа­ще­го не­оп­ре­де­лён­ные па­ра­мет­ры, ко­то­рые за­тем вы­чис­ля­ют, ис­поль­зуя дан­ные удар­ной адиа­ба­ты.

История развития физики высоких давлений

На­ча­ло сис­те­ма­тич. экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ний твёр­дых тел при Д. в. бы­ло по­ло­же­но ра­бо­та­ми П. У. Брид­жме­на в 1920-х гг. Раз­ра­бо­тан­ные им ме­то­ды по­зво­ли­ли ис­сле­до­вать свой­ст­ва ве­ществ при ста­тич. дав­ле­ни­ях в не­сколь­ко ГПа. Сти­му­лом для даль­ней­ших ис­сле­до­ва­ний яви­лись раз­ви­тие фи­зи­ки твёр­до­го те­ла и не­об­хо­ди­мость по­лу­че­ния дан­ных для тео­рии внутр. строе­ния Зем­ли. В 1940–50-х гг., ко­гда бы­ли раз­ра­бо­та­ны ме­то­ды по­лу­че­ния и ди­аг­но­сти­ки удар­ных волн и ме­то­ды вы­со­ко­точ­ных из­ме­ре­ний ско­ро­сти $u$, удар­ные вол­ны ста­ли важ­ней­шим, час­то не­за­ме­ни­мым сред­ством экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния ве­ществ в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях. Диа­па­зон Д. в. с на­дёж­ны­ми, имею­щи­ми вы­со­кую точ­ность ко­ли­че­ст­вен­ны­ми дан­ны­ми об урав­не­ни­ях со­стоя­ния уве­ли­чил­ся при­мер­но на два по­ряд­ка, что соз­да­ло ус­ло­вия для мощ­но­го скач­ка в изу­че­нии фи­зич. и хи­мич. свойств ве­ще­ст­ва и со­з­да­ния но­вой об­лас­ти нау­ки – фи­зи­ки вы­со­ких дав­ле­ний. Бы­ли по­лу­че­ны ши­ро­ко­диа­па­зон­ные урав­не­ния со­стоя­ния мн. хи­мич. эле­мен­тов и со­еди­не­ний – ме­тал­лов, спла­вов, ми­не­ра­лов, гор­ных по­род, по­ли­ме­ров, во­ды и др. жид­ко­стей. По­лу­чен­ные дан­ные на­шли ши­ро­кое при­ме­не­ние в нау­ке о Зем­ле и др. пла­не­тах Сол­неч­ной сис­те­мы.

Применения высоких давлений

Во 2-й пол. 20 в. с по­мо­щью ста­ти­че­ских Д. в. по­лу­че­ны важ­ные на­уч. ре­зуль­та­ты, мно­гие из ко­то­рых на­шли ши­ро­кое прак­тич. при­ме­не­ние: син­те­зи­ро­ва­ны ал­маз (в Ин-те фи­зи­ки вы­со­ких дав­ле­ний АН СССР под рук. Л. Ф. Ве­ре­ща­ги­на, 1960) и ал­ма­зо­по­доб­ные мо­ди­фи­ка­ции нит­ри­да бо­ра (бо­ра­зон, $p \geq5$ ГПа и $T \geq 1350$ °C), по­лу­че­ны плот­ные кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ции важ­ных по­ро­до­об­ра­зую­щих ми­не­ра­лов (крем­не­зё­ма, оли­ви­на), за­фик­си­ро­ван пе­ре­ход ди­элек­три­ков в про­во­дя­щее и сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ния, ус­та­нов­ле­ны диа­грам­мы со­стоя­ний для мно­гих од­но- и мно­го­ком­по­нент­ных сис­тем. Д. в. ис­поль­зу­ют­ся при ме­ха­нич. об­ра­бот­ке ме­тал­лов и при по­ли­ме­ри­за­ции. Под воз­дей­ст­ви­ем ди­на­ми­че­ских Д. в. (в де­то­на­ци­он­ной удар­ной вол­не) по­лу­че­ны ал­маз, бо­ра­зон, а так­же ту­го­плав­кий сплав W и Mn, ко­то­рый др. ме­то­да­ми по­лу­чить не уда­ёт­ся. Ста­ти­че­ские и ди­на­ми­че­ские Д. в. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в нау­ке и тех­ни­ке для ис­сле­до­ва­ния ве­ществ, из­ме­не­ния их свойств в нуж­ном на­прав­ле­нии и раз­ра­бот­ки но­вых нау­ко­ём­ких тех­но­ло­гич. про­цес­сов. В ча­ст­но­сти, ста­тич. и ди­на­мич. прес­со­ва­ни­ем по­рош­ков по­лу­ча­ют но­вые ма­те­риа­лы; де­то­на­ци­он­ные и удар­ные вол­ны ис­поль­зу­ют­ся для уп­роч­не­ния ма­ши­но­строи­тель­ных де­та­лей, рез­ки и свар­ки ме­тал­лов, прес­со­ва­ния по­рош­ков и др. Ус­пеш­но раз­ви­ва­ет­ся но­вый раз­дел хи­мии – ме­ха­но­хи­мия с хи­мич. твер­до­фаз­ны­ми пре­вра­ще­ния­ми под дей­ст­ви­ем де­фор­ма­ций сжа­тия и сдви­га.

Лит.: Брид­жмен ПВ. Фи­зи­ка вы­со­ких дав­ле­ний. М.; Л., 1935; он же. Но­вей­шие ра­бо­ты в об­лас­ти вы­со­ких дав­ле­ний. М., 1948; По­по­ва СВ., Бен­де­лиа­ни НА. Вы­со­кие дав­ле­ния. М., 1974; Цик­лис ДС. Тех­ни­ка фи­зи­ко-хи­ми­че­ских ис­сле­до­ва­ний при вы­со­ких и сверх­вы­со­ких дав­ле­ни­ях. 4-е изд. М., 1976; он же. Плот­ные га­зы. М., 1977; Альт­шу­лер ЛВ. Фа­зо­вые пре­вра­ще­ния в удар­ных вол­нах // Жур­нал при­клад­ной ме­ха­ни­ки и тех­ни­че­ской фи­зи­ки. 1978. № 4; Кур­дю­мов АВ., Пи­лян­ке­вич АН. Фа­зо­вые пре­вра­ще­ния в уг­ле­ро­де и нит­ри­де бо­ра. К., 1979; Ада­ду­ров ГА., Голь­дан­ский ВИ. Пре­вра­ще­ния кон­ден­си­ро­ван­ных ве­ществ при их удар­но-вол­но­вом сжа­тии в ре­гу­ли­руе­мых тер­мо­ди­на­ми­че­ских ус­ло­ви­ях // Ус­пе­хи хи­мии. 1981. Т. 50. № 10; Сти­шов СМ. Со­вре­мен­ное со­стоя­ние фи­зи­ки вы­со­ких дав­ле­ний // Вест­ник АН СССР. 1981. № 9; Ве­ре­ща­гин ЛФ. Син­те­ти­че­ские ал­ма­зы и гид­ро­экс­тру­зия. М., 1982; он же. Твер­дое те­ло при вы­со­ких дав­ле­ни­ях. М., 1987; По­ня­тов­ский ЕГ., Ан­то­нов ВЕ., Бе­лаш И. Т. Свой­ст­ва фаз вы­со­ко­го дав­ле­ния в сис­те­мах ме­талл – во­до­род // Ус­пе­хи фи­зи­че­ских на­ук. 1982. Т. 137. Вып. 8; Удар­ные вол­ны и экс­тре­маль­ные со­стоя­ния ве­ще­ст­ва // Под ред. В. Е. Фор­то­ва и др. М., 2000; Ба­цанов С. С. Осо­бен­но­сти твер­до­фаз­ных пре­вра­ще­ний, ини­ции­ро­ван­ных удар­ны­ми вол­на­ми // Ус­пе­хи хи­мии. 2006. Т. 75.

Вернуться к началу