CC BY
235
УДК 541.16
РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ В НИИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ТОМСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
А.П. Ильин
Представление данные о работах, выполненных в НИИ высоких напряжений и связанных с электрическим взрывом проводников и получением нанопорошков.
Введение
По заключению экономической комиссии ООН ультрадисперсные (нано-) материалы входят в десятку материалов ХХ1-го века. В развитие на-нотехнологий США вкладывают около 1 млрд долларов ежегодно, и объем инвестиций стремительно растет. В ряде стран (США, Япония, Франция, Германия, Китай и др.) имеются национальные программы, в реализацию которых вкладываются как государственные финансы, так и финансы отдельных компаний. Как правило, эти программы включают разработку технологий двойного назначения (гражданского и военного) и содержат разделы, касающиеся разработок чисто военного назначения. В СССР существовали и выполнялись несколько отраслевых программ. В 80-е гг. прошлого столетия был выполнен большой объем поисковых работ по получению, исследованию свойств и поиску областей применения ультрадисперсных порошков, что обеспечило в последующем приоритетные позиции России в этом направлении науки.
В НИИ высоких напряжений в начале 70-х гг. по инициативе Г.В. Иванова были начаты работы по получению УДП с помощью электрического взрыва проводников в газовых средах. Усилиями специалистов различного профиля метод электрического взрыва проводников к настоящему времени доведен до уровня опытно-конструкторской разработки (основ технологии). По производительности УДП (~50 г/час по алюминию) действующие электровзрывные установки превосходят известные установки по получению с помощью испарения - конденсации, электроискрового распыления.
Часть сотрудников НИИ ВН перешли в другие организации и продолжили работы по электровзрывной технологии. Несколько установок для получения нанопорошков с помощью электрического взрыва проводников поставлены в США, Германию, Респ. Корея, Китай и другие страны. Интерес к электровзрывной технологии не постоянен, но всегда имеется спрос на информацию по электрическому взрыву проводников, по конструкции установок, по свойствам нанопорошков и их применению в конкретных областях техники и технологий. Практически всеми специалистами признается, что уменьшение характерного размера веществ до уровня <1 мкм и, тем более, <0,1 мкм переводит их в новое состояние. Тем не менее, с нанопорош-ками продолжают работать как с обычными или пытаются их использовать в традиционных композициях. Для получения технических эффектов при
использовании нанопорошков требуются принципиально отличные от традиционных подходы, которые могут быть реализованы при накоплении информации специалистами различных профилей.
Сотрудниками НИИ ВН в разные годы были защищены кандидатские [1-10] и одна докторская диссертация (А.П. Ильин), в которых нашли отражение достижения в области электровзрывных порошков как прикладного, так и фундаментального характера.
Целью данной публикации является демонстрация наиболее значимых результатов, полученных при исследовании процессов, представляющих электровзрывную технологию получения нанопо-рошков.
В работе представлен механизм электрического взрыва, отражающий неравновесный характер воздействия энергии высокой плотности мощности. В плане возможностей получения различных по составу нанопорошков ЭВП рассмотрен как химический реактор, в котором вторичные продукты взрыва при взаимодействии с химически активными газами дают нанопорошки различных химических веществ. Несомненный интерес для специалистов в области малых частиц представляет модель энергонасыщенной частицы, с помощью которой можно объяснить повышенную устойчивость электровзрывных нанопорошков при обычной температуре, пороговые явления в нанопорошках при нагревании, каталитические и другие свойства.
1. Механизм электрического взрыва
Одним из способов воздействия энергии высокой плотности мощности (/р) на металлы является электрический взрыв проводников (/р>1014 Вт/м3) [11]. Существующие представления об изменении физического состояния металлов в процессе электрического взрыва проводников (ЭВП) основано на рассмотрении таких явлений как вскипание, формирование структурных неоднородностей магнит-ногидродинамических неустойчивостей и других процессов, считающихся квазиравновесными или равновесными [11-15]. Основанием для формирования нового подхода к рассмотрению процесса взаимодействия энергии высокой плотности мощности с металлами являются следующие экспериментальные данные: аномально высокая эмиссия электронов при ЭВП с ещё неразрушенной проволочки, которая может в 100 раз превышать плотность тока насыщением из металлов при температуре их плавления [16]; наличие 30...40 % вещества
проводников в ионизованном состоянии при введении в проводник энергии, сравнимой лишь с теплотой сублимации проводника [11]; повышение на стадии собственно взрыва примерно в 100 раз энергии излучения в ИК диапазоне относительно энергии теплового излучения при температуре, до которой нагрелся бы металл, если бы вся вводимая с него энергия расходовалась на нагрев в соответствие с законом Джоуля-Ленца [17]; излучение, наблюдающееся на стадии собственно взрыва в видимом и ультрафиолетовом спектральных диапазонах, обладает признаками люминесценции, которая может возбуждаться в результате быстрого диспергирования жидкого металла и возникновения напряженности электрического поля между фрагментами [17].
Ранее было показано, что с увеличением величины вводимой в проводник энергии (Щ) дисперсность конечных продуктов электрического взрыва медных и алюминиевых проводников в среде аргона повышается, а распределение частиц по размерам сужается [18]. Проведенные эксперименты показали, что с повышением Щ не только уменьшаются размеры частиц, но и снижаются размеры областей когерентного рассеяния (йОКР) (рис. 1).
Можно предположить, что первичные продукты диспергирования проводников в процессе их разлета и взаимодействия превращаются в более крупные частицы с кристаллической структурой, отражающей размеры первичных продуктов. Действительно, с повышением дисперсности конечных продуктов ЭВП наблюдается уменьшение размеров йОКР. Согласно полученным результатам увеличение вводимой энергии более 0,8...1,6 Щ/Щс (Щс - энергия сублимации взрываемого проводника) приводит к резкому росту дисперсности конеч-
-
; 1 \
- ' Т \ • <-J у-
-
180
1,0 1,5 2,5
W/W, отн.ед.
c
Рис. 1. Зависимости среднего диаметра частиц as и областей когерентного рассеяния d0Kp от энергии (W/Wc, отн. ед.), введенной при электрическом взрыве алюминиевых проводников в среде аргона
ных продуктов (рис. 1), а при дальнейшем увеличении Щ/Щс дисперсность растет значительно медленнее. Расчеты показывают, что прирост площади удельной поверхности к приросту энергозатрат (Д£/Д Щ) на первом участке составляет 1 м2/кДж, а на втором более 1,5 м2/кДж (Щ/Щс = 1,8.2.0). Таким образом, повышение Щдля получения ультрадисперсных порошков становится энергетически не выгодным.
При электрическом взрыве медных проводников на воздухе при одинаковой вводимой энергии (Щ=1,5Щс) дисперсность конечных продуктов с повышением плотности мощности 1р возрастает. Введение в металл энергии с высокой плотностью мощности приводит к неравновесности процессов, при этом диссипация энергии происходит по всем возможным каналам, в том числе и энергетически невыгодным в равновесных условиях.
В соответствие с принципом Ле-Шателье-Брау-на при внешнем воздействии (вводимой в металл энергии) в металле происходят процессы, противодействующие этому внешнему воздействию. Возрастает доля энергии, расходуемой на ионизацию, и, таким образом, в тепло переходит меньше энергии, чем это следует из закона Джоуля-Ленца.
Конечными продуктами при введении в металлы энергии с высокой плотностью мощности в химически инертной среде являются высокодисперсные порошки металлов (табл. 1, 2). На стадии их охлаждения полной релаксации порошков не происходит, и часть энергии "затормаживается" в виде запасенной энергии поверхности, внутренних дефектов, зарядовых состояний [19]. В определенных случаях величина запасенной энергии может превысить стандартную теплоту плавления металла (табл. 1). Неравновесность процессов, протекающих при охлаждении, и сохранение в металле запасенной энергии приводят также к отклонению от величины интеграла действия, т.е. от закона Джоу-ля-Ленца [12, 13].
Следовательно, критерием неравновесности процессов, протекающих при введении в металл энергии с высокой плотностью мощности при электрическом взрыве, является отклонение от закона Джоуля-Ленца для любого интервала времени, как при введении энергии (вынужденный процесс), так и в течение более длительного временного интервала при охлаждении продуктов взаимодействия (самопроизвольный процесс), когда электрический ток уже не протекает. В отличие от процессов, протекающих в металлах при воздействии потоков энергии с низкой плотностью мощности, процессы диссипации энергии при ЭВП не могут корректно характеризоваться как джоулевс-кий нагрев и описываться интегралом действия [11-13].
Наиболее энергоёмким каналом диссипации энергии является ионизация. Так, например, для алюминия, скрытая теплота плавления составляет 10,8, теплота сублимации - 327, а первый потенциал ионизации составляет уже 577,6 кДж/моль. В ус-
240
12
220
200
8
160
4
140
2
Таблица 1. Характеристики порошков Al, определенные с помощью калориметрии растворения (0,3 Н раствор HCl)
ловиях импульсного действия энергии равновесия между каналами диссипации энергии не достигается, вследствие чего возможно одновременное сосуществование вещества в различных энергетических состояниях. В каждый промежуток времени:
= уАЕ2 +£Ка1 т ,
1=1
где, уАЕ - тепловой канал диссипации энергии согласно закону Джоуля-Ленца; п - число нетепловых каналов диссипации энергии; Еа - энергия активации 1-го канала; т - характерное время физического процесса передачи энергии 1-го канала.
Входящие в уравнение параметры у, Еа,т являются зависимыми от температуры переменными. Характерное время передачи электрической энергии электронной подсистеме металлов - процесса ионизации составляет 10-16 с, а время передачи энергии атомной подсистеме составляет не менее времени одного колебания атомов, т.е. > 10-8 с. При быстром электрическом взрыве характерное время процесса составляет 1...10-10-6с [11].
Необходимость в детализации механизма электрического взрыва связана с отсутствием кор-
реляции между используемыми электрическими параметрами (критериями подобия [20]) и диспе-рсностью-свойствами электровзрывных нанопо-рошков. При одинаковых значениях критериев подобия, но при различных значениях напряжения, емкости разрядного контура и т.д. получаются на-нопорошки с различными свойствами-дисперс-ностью: задача регулирования характеристик нано-порошков к настоящему времени не решена.
2. Электрический взрыв проводников как химический
реактор
На первом этапе развития электровзрывной технологии отрабатывались условия получения в основном нанопорошков металлов [2-4]. Значительный объем экспериментов по получению на-нопорошков различных химических соединений был проведен Д.В. Тихоновым [8]. Были определены условия получения интерметаллидов, оксидов, карбидов и нанопорошков композитов, например, АШ^203-А1. При выполнении диссертации О.Б. Назаренко показала, что при электрическом взрыве в жидкостях их плотность (динамическая вязкость) могут выступать в качестве параметра регулирования химического, фазового состава и дисперсности конечных продуктов электрического взрыва [7]. Важным результатом ее работы является обнаружение корреляция между выходом химического соединения при ЭВП и верхней температурной границей устойчивости этого продукта, что косвенно подтвердило предположение о химическом взаимодействии первичных продуктов электрического взрыва со средой, а именно на конечной стадии разлета. В табл. 2 представлены возможные варианты получения различных нанопорошков (в качестве примера показаны конечные продукты ЭВП трех видов проводников).
3. Структурно-энергетическое состояние
электровзрывных нанопорошков и процессы
релаксации в них
Нанопорошки и кластеры могут быть получены в различных условиях: в достаточно медленных процессах, близких к равновесию, и экстремальных. При одинаковой дисперсности и равных энергиях поверхности Е) частицы будут иметь различие в запасенной энергии. Частицы, полученные в сильно неравновесных условиях, будут иметь избыточную, запасенную за счет внутренней структуры, энергию Еу, по сравнению с частицами, сформировавшимися в равновесных условиях и имеющими лишь энергию Е8. В принципе Еуможет быть запасена не только нанопорошками, но и более крупными порошками, массивными металлами: чем больше размер частиц, тем сложнее осуществить неравновесность процессов их получения.
В настоящее время нет особых проблем для перевода веществ в высоковозбужденные продукты при воздействии на них лазерного и сильноточного
Образец V м /г Энтальпия образования Al2Ü3,AH0298, кДж/моль Энтальпия растворения, кДж/моль
Нанопорошок Al (H2) 7,4 1728,4±6,0 590,3±8,0
Нанопорошок Al (Ar) 6,4 1729,7±2,1 578,4±7,4
АСД-4 (эталон) 0,8 1667,7±5,0 510,8±8,3
Таблица 2. Фазовый состав УДП, получаемых ЭВП
Материал Газ-среда
взрываемой при электри- Конечные продукты ЭВП
проволочки ческом
взрыве
W Ar a-W + p-W
Ti Ar a-Ti +P-TÍ
Fe CO (H2) a-Fe + y-Fe
Fe-Ni Ar a-Fe, y-Fe, Ni, Fe
Pb-Sn Ar a-Pb, a-Sn
Cu-Zn Ar a-фаза латуни
Cu+Fe Ar Твердые растворы, Cu-Fe и Cu", Fe"
Cu+Al Ar Al, Cu, CuAl2, Cu9Al4
Fe+Al Ar+H2 Al, a-Fe, y-Fe, Fe2Al5, Fe3Al, FeAl
W C2H2 (Ar) a-WC, WC,„ W2C, a-W, |3-W
Ta CH4 (Ar) TaC, a-Ta2C, a-Ta
Ti C2H2 (Ar) P-Ti, TiC
Ti O2 (Ar) TiO2 - рутил, TiO2 - анатаз
Al O2 (Ar) y-Al2O3, (a-Al2O3)
Al (Y2O3) N2 AlN, Al", Y2O3
Al (B) Ar Al", (AlB2)
электронного излучений, высоковольтного электрического разряда и т.д. [11, 21]. При этом основной проблемой является создание энергетического барьера, определяющего устойчивость метаста-бильного состояния после вынужденного энергетического воздействия: должны быть созданы физические условия, обеспечивающие кинетическое торможение термодинамически разрешенных релаксационных процессов. Именно кинетическое торможение во взрывных процессах формирует энергетический барьер.
В зависимости от скорости и величины вводимой в вещество энергии могут достигаться различные уровни возбуждения его структурных единиц. Наиболее энергонасыщены структуры с разделенными зарядами 2М^М+ + М-, обладающие запасенной энергией более 3. 6 эВ/атом (290. 580 кДж/моль). Для ряда металлов характерны более высокие эффективные зарядовые состояния: величина запасенной энергии у них существенно выше. В терминологии электронной плотности структуры с разделенными зарядами представляют собой знакопеременные волны плотности заряда. Диспро-порционирование атомов металлов с образованием устойчивых электронных конфигураций может быть описано в рамках конфигурационных представлений о структуре веществ [22], более адекватно отражающих свойства и структуру малоразмерных объектов, чем представления Друде-Лоренца. Такого вида формы запасенной энергии располагаются между химической и физической (ядерной) формами движения материи [23].
Анализ электронных состояний атомов и ионов металлов с позиций конфигурационных представлений показывает, что как катионы, так и анионы таких металлов, таких как серебро, медь, алюминий, не имеют свободной "металлической" орбита-ли и, следовательно, построенные из них структуры не будут обладать металлической проводимостью. Электроны внешних подуровней таким образом локализованы, что, наряду с отсутствием металлической проводимости, повышает устойчивость зарядовых структур.
Основными предпосылками для разработки предлагаемой модели энергонасыщенной структуры (ЭНС) с запасенной энергией, превышающей стандартную для данного металла теплоту плавления, являются следующие экспериментальные данные: 1 - повышенная теплота спекания нанопо-рошков в вакууме, сгорания в кислороде, растворения в воде при соответствующем рН [24, 25]; 2 - устойчивость к окислению при обычных температурах и резкое повышение реакционной способности при переходе через пороговую температуру [26]; 3 -уменьшение толщины оксидной оболочки на частицах нанопорошков с уменьшением диаметра частиц [27, 28]; 4 - разделение в электрофильтре частиц металлов, полученных с помощью электрического взрыва проводников в благородных газах до контакта нанопорошков с воздухом.
Как уже отмечалось выше, нанопорошки ме-
таллов - это коллоидные системы с твердой дисперсной фазой и газообразной дисперсионной средой. Существенным отличием от существующих представлений коллоидной химии - современной теории строения двойного электрического слоя Штерна [29] - является учет химического взаимодействия с образованием очень тонкой оксидно-гидроксидной пленки.
Образование двойного электрического слоя по Штерну связано с образованием плотного монослоя (слоя Гельмгольца) и диффузного слоя (слоя Гуи) противоионов; т.е. двойной электрический слой подобен сферическому конденсатору с определенной емкостью. На частицах металлов в случае очень тонких пленок формирование двойного электрического слоя сопряжено с протеканием химических процессов. Металлы по своей природе являются восстановителями и поэтому, отдавая электроны, заряжаются положительно. Электрический ток, протекающий при электрохимической реакции - окислении металла кислородом и водой (фарадеевский ток), создает дополнительный потенциал [30]. Таким образом, общая поляризационная емкость межфазной границы металл-газ:
С = С + С
^пол ^д.с. ^пс
где Сдс. - емкость двойного электрического слоя; Спс - псевдоемкость, обусловленная протеканием химической реакции.
Согласно теории окисления Вагнера, стабилизирующие металлическую поверхность оксидно-гидроксидные пленки образуются за счет диффузии ионов и электронов, а не нейтральных атомов или молекул [31]. Установление равновесия между частицей и реакционно-способной окружающей газовой средой достигается при взаимной компенсации химического потенциала (ц) окислительно-восстановительных процессов и порожденного этими химическими процессами электростатического потенциала.
Согласно экспериментам, продукты диспергирования металлических проводников в помощью электрического взрыва проводников разделяются по заряду в электрофильтре. Отсутствие спекания нанопорошков после их коагуляции связано с наличием плотной газовой оболочки вокруг каждой частицы, что исключает контакт металлических поверхностей различных частиц. На рис. 2 схематично показана роль газа-среды (аргона) в стабилизации частиц нанопорошков, имеющих различный заряд. При ЭВП заряд частиц может формироваться в результате термоэмиссии, ионизации электрическим полем, а стабилизации зарядовых структур способствуют высокие скорости охлаждения продуктов и наличие магнитных полей [11]. Заряженные частицы более прочно удерживают дисперсионную среду-аргон - за счет более сильных диполь - индуцированный диполь взаимодействий в сравнении с нейтральными частицами, аргон на поверхности которых удерживается за счет дисперсионных взаимодействий (рис. 2). При пассивировании происходит передача (дрейф через
оксид) электрона от металла к окислителю или дрейф окислителя-протона Н+ к поверхности металла. За счет этих процессов у положительно заряженной в условиях ЭВП частицы положительный заряд увеличивается, быстрее достигая необходимого для торможения окисления-восстановления электростатического потенциала, чем для нейтральных по заряду частиц. В случае отрицательно заряженных частиц на первой стадии будет интенсивно протекать процесс окисления-восстановления до полной компенсации этого заряда, а затем окислению подвергнется дополнительное количество металла, чтобы достичь положительного потенциала, необходимого для стабилизации.
Таким образом, природа потенциального барьера, обеспечивающего стабильность энергонасыщенной структуры, связана с электростатическим полем самой структуры с разделенными зарядами. Подробная схема строения такой ЭНС представлена на рис. 3.
Экспериментально обнаружено, что электровзрывные нанопорошки устойчивы при хранении в условно герметичной таре или в сухой атмосфере в течение 10...15 лет (максимальная длительность экспериментов), но быстро деградируют во влажной атмосфере [32]. Активность протонов как окислителя связана с легкостью диссоциации воды на оксидах:
Н2О ^ ОН- + Н+, Н2О ^ О2- + 2Н+ [33].
Рис. 2. Схема преобразований в частицах порошков, полученных с помощью ЭВП в аргоне и имеющих заряд: структура частиц 1) до их контакта с воздухом и 2) после протекания окислительно-восстановительных процессов при стабилизации частиц на воздухе (заштрихована оксидная оболочка)
Взаимодействие окислителя с металлом протекает следующим образом:
пН+ + М0 ^Мп+ + пН0,
М0 + пН0 ^ МНп,
Н0 + Н0 ^ Н2.
Проявление восстановительных свойств металлов связано с отдачей и дрейфом электронов к наружной поверхности оксида. В случае очень тонкой оксидно-гидроксидной пленки в ней не накапливается объемный заряд, так как только при очень малой толщине пленки она обеспечивает электростатическое взаимодействие зарядов вблизи ее внешней и внутренней поверхности. При увеличении толщины до нескольких десятков нанометров это взаимодействие нарушается: возникают внутренние двойные электрические слои и объемные заряды. Процесс окисления становится диффузионно контролируемыми, что характерно для высоко- и грубодисперсных порошков и массивных металлов [34].
Одним из факторов устойчивости ЭНС с разделенными зарядами является отсутствие у нее металлической проводимости:
Си°(3Г4^) ^ Си+(3Г4Д
Ag0(4d105s1) ^ Ag+(4d105s0),
АГ^р1 или 3s13p2) ^ А1+(3^3р°),
№(3^4^) ^ Си-(3^2),
A10(3s23p1 или 3s13p2) ^ A1-(3s23p3).
заполнение
Рис. 3. Схема строения энергонасыщенной структуры частицы нанопорошков: Е - напряженность электрического поля, Е - толщина оксидного слоя (случай очень тонкой оксидной пленки)
Если исходить из механизма диспергирования проводников при ЭВП-распаде проводников на жидкоподобную кластерную и паровую фазы [11], то можно предположить возможность формирования сложных зарядовых структур, построенных только из вещества проводника. При введении в проводник электрической энергии, близкой к энергии сублимации взрываемого проводника за 10.100 мкс, процесс диспергирования является сильно неравновесным: наряду с жидкоподобной фазой, присутствуют пароподобная фаза и плазма. На начальной стадии диспергирования газоподобная отрицательно заряженная фаза как более легкая быстрее удаляется от оси проводника, но быстрее тормозится. На следующей стадии положительно заряженная жидкоподобная фаза догоняет и пронизывает слой газоподобных продуктов. Учитывая, что за время раздельного существования продукты ЭВП заметно снижают свою температуру, возможность стабилизации зарядовых структур возрастает.
Проведенные эксперименты и расчеты показывают, что нанопорошки металлов при определенных условиях их получения имеют избыточную запасенную энергию, превышающую стандартную для этого вещества теплоту плавления [26]. Особенностью метастабильного состояния таких нано-порошков является наличие энергонасыщенной структуры в их частицах. Формирование энергона-
сыщенной структуры осуществляется уже при получении нанопорошков, и она сохраняется при мягких условиях пассивирования порошков. ЭНС представляет собой двойной электрический слой с положительно заряженным приповерхностным слоем, определяющим устойчивость нанопорош-ков к окислению.
Заключение
Ограниченный объем данной публикации не позволяет охватить все интересные в научном и практическом плане достижения в электровзрывной технологии. Значительный научный интерес представляет установленное в НИИ ВН явление химического связывания азота при горении ряда порошков в воздухе. Этот вопрос подробно изложен в монографии [35].
Явление электрического взрыва проводников целенаправленно использовано для получения на-нопорошков, но оно может применяться в десятках других направлений науки и техники. В то же время исследование ЭВП требует даже с целью получения нанопорошков привлечения специалистов различного профиля в связи с необходимостью установления закономерностей в последовательности: получение нанопорошков (ЭВП) - исследование их свойств и характеристик - поиск наиболее эффективных областей применения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вишневецкий И.И. Исследование разложения углеводородов в импульсных электрических разрядах. Дис. ... к.т.н. - Томск, 1974. - 237 с.
2. Яворовский. Н.А. Электрический взрыв проводников - метод получения ультрадисперсных порошков. Дис. ... к.т.н. - Томск, 1982. - 127 с.
3. Давыдович В.И. Разработка технологического процесса и оборудования для электровзрывного получения порошков металлов с низкой электропроводностью. Дис. ... к.т.н. - Томск, 1986. - 254 с.
4. Лернер М.И. Управление процессом образования высокодисперсных частиц в условиях электрического взрыва проводников. Дис. ... к.т.н. - Томск, 1988. -155 с.
5. Ляшко А.П. Особенности взаимодействия с водой и структура субмикронных порошков алюминия. Дис. ... к.х.н. - Томск. 1988. - 178 с.
6. Проскуровская Л. Т. Физико-химические свойства электровзрывных ультрадисперсных порошков алюминия. Дис. ... к.х.н. - Томск. 1988. - 155 с.
7. Назаренко О.Б. Особенности формирования продуктов электрического взрыва проводников в конденсированных средах. Дис. ... к.т.н. - Томск. 1996. -129 с.
8. Тихонов Д.В. Электровзрывное получение ультрадисперсных порошков сложного состава. Дис. ... к.т.н. - Томск, 2000. - 237 с.
9. Ан В.В. Применение нанопорошков алюминия при получении нитридсодержащих материалов. Дис. ...
к.т.н. - Томск, 1999. - 160 с.
10. Громов А.А. Получение нитридсодержащих материалов при горении сверхтонких порошков алюминия и бора. Дис. ... к.т.н. - Томск, 2000. - 189 с.
11. Бурцев В.А., Калинин К.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. - М.: Энергоатомиз-дат, 1990. - 288 с.
12. Седой В.С., Валевич В.В., Орешин В.Н. и др. Исследование действия объемного источника энергии высокой плотности на металлы образования энергетически насыщенных наноразмерных частиц, исследование их физико-химических свойств. В сб.: Интеграционных программ фундаментальных исследований СО РАН. - Новосибирск, 1988. - С. 239-254.
13. Седой В.С., Валевич В.В., Герасимова Н.Н. Синтез высокодисперсных порошков методом электрического взрыва в газе пониженного давления // ФХОМ.
- 1999. - № 4. - С. 92-95.
14. Мартынюк М. М. Роль испарения и кипения жидкого металла в процессе электрического взрыва проводника. // ЖТФ. - 1974. - Т. 44, вып. 6. - С. 12621270.
15. Кускова Н.И. Волны фазовых превращений в сильных электрических полях // Письма в ЖТФ. - 1998. -Т. 24, № 14. - C. 41-44.
16. Лебедев С.В., Хайкин С.Э. Некоторые аномалии в поведении металлов, нагреваемых импульсами тока большой плотности. // ЖЭТФ. - 1954. - Т. 26, вып. 5.
- С. 629.
17. Искольдский А., Пикус В.К., Энельбаум Я.Г. Электрический взрыв проводников. Устойчивость фронта фазового превращения. Препринт № 32 ИА и ЭТАИ СССР. - Новосибирск: ИАиЭ, 1976.
18. Котов Ю.А., Яворовский Н.А. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников // ФХОМ. - 1978. - № 4. - С. 24-29.
19. Ильин А.П. Особенности энергонасыщенной структуры малых металлических частиц, сформированных в сильнонеравновесных условиях // ФХОМ. - 1997. -№ 4. - С. 93-97.
20. Азаркевич Е.И. Применение теории подобия к расчету некоторых характеристик электрического взрыва проводников // ЖТФ. - 1973. - Т. 43. - № 1. - С. 141-145.
21. Аврорин Е.Н, Водолага Б.К., Симоненко В.А., Фортов В.Е. // УФН. - 1993. - Т. 63. - № 5. - С. 1-34.
22. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф., Прядко Л.Ф. Электронная локализация в твердом теле. - М.: Наука, 1976. - 339 с.
23. Полинг Л., Полинг П. Химия. - М.: Мир, 1978. - 683 с.
24. Ключников В.А., Шебалин А.И., Сухушин Ю.Н., Ильин А.П. и др. Особенности термохимических исследований высокодисперсных порошков // Физи-ко-химия ультрадисперсных порошков. Ч.1. Межвуз. сборник науч. трудов. - Томск: НИИ ВН, 1990. - С. 24-27.
25. Гаджиев С.Н., Ильин А.П., Кертман С.В., Хасанов И.М. Энергетика алюминия в ультрадисперсном состоянии // Физико-химия ультрадисперсных порошков. Ч.1. Межвуз. сборник науч. трудов. - Томск: НИИ ВН, 1990. - С. 62-67.
26. Ильин А.П. Об избыточной энергии ультрадисперсных порошков, полученных методом взрыва проволок // ФХОМ. - 1994. - № 3. - С. 94-97.
27. Ильин А.П., Проскуровская Л.Т. окисление алюминия в ультрадисперсном состоянии на воздухе // Порошковая металлургия. - 1990. - № 9. - С. 31-36.
28. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. - М.: Химия, 1988. - 464 с.
29. Дамаскин Б.Б., Петрий О.П., Подловченко Б. И. и др. Практикум по электрохимии: Учебн. пособие для хим. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1991. - С. 165166.
30. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. Ч. II. - М.: ИЛ, 1963. - 275 с.
31. Ильин А.П., Проскуровская Л.Т., Терещенко А.Г. Влияние относительной влажности воздуха на стабильность ультрадисперсных порошков алюминия // Получение, свойства и применение энергонасыщенных порошков металлов и их соединений: Тез. докл. Всеросс. конф. - Томск: НИИ ВН, 1993. - С. 52.
32. Колотыркин Я.М., Алексеев Ю.В. // Электрохимия. - 1992. - Т. 31. - № 1. - С. 5-10.
33. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов / Пер. с англ. А.В. Алексеева - М.: Металлургия, 1965. - 428 с.
34. Свиридов В. В. Фотохимия и радиационная химия твердых неорганических веществ. - Минск: Высшая школа, 1964. - 390 с.
35. Ильин А.П., Громов А.А. Горение алюминия и бора в сверхтонком состоянии. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - 154 с.
УДК 621.311.1.001.5
РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ
А.С. Заворин, Ю.А. Загромов, Л.А. Беляев
Особенностью основных научных школ теплоэнергетического факультета, развивавшихся на протяжении его 80-летней истории, является органичная связь с проблемами инженерной практики.
Научные исследования стали необходимой частью образовательной деятельности с момента возникновения теплоэнергетического образования в ТПУ. Тогда же определились в качестве ведущих принципов системный подход к решению задач повышения экономичности энергопроизводства и сочетание теоретического изучения проблемных вопросов с практической реализацией новейших разработок. Такая методология обоснована много-уровневостью самой проблемы повышения тепловой эффективности в общей постановке: термодинамические и теплофизические процессы, функциональность и надежность основного и вспомогательного оборудования, переменные режимы эксплуатации, коммуникации систем теплоснабжения и др.
Главная заслуга в постановке направлений, вокруг которых сформировались научные школы теплоэнергетического факультета, принадлежит профессору И.Н. Бутакову. Целенаправленная научная деятельность в области теплоэнергетики началась на организованной им в 1923 г. кафедре теплосиловых установок в составе механического факультета. В этот период в энергетике страны наступила пора широкого внедрения паровых турбин вместо паровых машин, а затем началось бурное развитие теплофикации и комбинированного производства энергии. И.Н. Бутаков с сотрудниками разработал методику определения КПД, основанную на уравнениях теплового баланса, и показал ее применимость для анализа переменного режима работы теплоэлектростанции и всей энергосистемы. По
