ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эволюционный мост между живим и неживым из "Введение в междисциплинарное наноматериаловедение " Создание искусственных молекул углерода — третьей формы структуры углерода — привело к пересмотру строения углеродистых сталей и чугунов на атомно-молекулярном уровне. Исследования в этом направлении, впервые выполненные М.М.Закирничной [8, 9], привели к установлению в структурах сталей и чугунов фуллеренов, стабильно сосуществующих с атомами. Это было экспериментально установлено на экстрактах-пробах из сталей и чугунов с использованием тонких физических методов (масс-спектроскопия, ИК-спектроскопия, жидкофазная хромотопография и др.). [c.100] Установлено, что количество фуллеренов в углеродистых сплавах на основе железа зависит от термического цикла обработки (температуры, времени выдержки, скорости охлаждения), определяющего условия образования фуллеренов в неравновесных условиях. [c.100] Известно, что химическое соединение цементит (Fe ) образуется, начиная от температуры кристаллизации до комнатной. Если это соединение устойчивое, то оно должно образовываться и распадаться при определенной температуре, а не в широком интервале температур, как это происходит при образовании первичного, вторичного и третичного це-ментитов. Кроме цементита, существуют другие виды соединений железа с углеродом (е-карбиды). При этом их точное химическое соединение не установлено и обозначается как Fe . [c.100] В [8] рассмотрена возможность обра ювания фуллеренов в скоплениях атомов углерода с последующим образованием глобул с оболочкой из атомов железа при кристаллизации железоуглеродистых сплавов. Отмечено, что наиболее предпочтительным местом образования фуллеренов являются границы зерен феррита и цементита, содержащие свободный углерод -60%. Из-за большого различия в размерах железа и углерода (0,126 нм и 0,077 нм соответственно) происходит их фракционирование и атомы углерода собираются в скопления, в которых вероятно образование фуллеренов. Вокруг них собираются атомы железа, выстраивая свою кристаллическую решетку, т.е фуллерены являются центрами кристаллизации для атомов железа (рис. 3.10). [c.101] Центром кристаллизации может быть один фуллерен или скопление фуллеренов. В случае одного фуллерена для достижения критического размера зародыша может быть несколько вариантов дальнейшего роста — или фрактальный рост, или случайное образование кластеров железа, что позволяет выйти за пределы критического размера, после чего наблюдается стабильный рост. Допуская фрактальный рост, предполагается, что пористость вокруг фуллерена будет выше, чем в среднем в матрице железа. [c.101] Таким образом, углерод как фаза, имеющая более высокую температуру перехода в кристаллическое состояние, кристаллизуется в жидком расплаве первым в виде фуллеренов. Одновременно присутствуют фуллерены, перешедшие из кокса в расплав чугуна, а затем, при его переделе, и в расплав стали. Они могут являться центрами кристаллизации для атомов железа (аналогично модификаторам из тугоплавких элементов и их соединений). Это подтверждается выполненными в [8] расчетами критического размера зародыша при кристаллизации железа традиционным методом и с использованием алгоритма самоорганизации структур. [c.102] Из данных табл. 3.2 можно видеть очень близкое соответствие отношения частот ИК-спектров расчетным значениям меры А, адаптивности к нарушению устойчивости симметрии системы. [c.104] Установленные меры А[ устойчивости симметрии системы для проб А, Б и В соответствовали спектру чисел обобщенной золотой пропорции. В данном случае установлено, что максимальная устойчивость симметрии наблюдалась для частиц в состоянии А и фторированных фуллеренов (А,=0,380). [c.104] Если со +1 и п, определенные по ИК-спектрам, отвечают точкам бифуркаций, характеризующим потерю устойчивости симметрии системы, то А ,п должно быть близко (до второго знака) расчетным значениям А , представленным в базовой таблице (глава 1). [c.104] Базовая таблица является табулированной функцией Aj при Д], отвечающему одному из значений чисел обобщенной золотой пропорции (АгО,618 0,465 0,380 0,324 0,286 0,255 0,232 0,213) и т=1 или т 2. [c.104] С этой целью рассмотрим масс-спектры положительных ионов экстракта, полученного из серого чугуна СЧ18 [9]. Для расчета меры адаптивности были использованы фрагменты масс-спектров серого чугуна (рис. 3.12) и чистых фуллеренов Q,o и С70 (рис. 3.13). [c.105] Установленное самоподобное изменение устойчивости симметрии фуллеренов (чистых и легированных) при изменении состава и метода получения указывает на мультифрактальную природу множества фуллеренов, образующихся в естественных и искусственных условиях. Это нашло подтверждение в мультифрактальной параметризации структуры углеродосодержащих сплавов [8, 13]. [c.106] Мультифрактальная природа самоуправляемого синтеза частиц наномира определяет принципы моделирования и создания нанотехнологий получения веществ с особыми свойствами. [c.106] Предлагаемый алгоритм позволяет перейти от управляемых нанотехнологий к самоуправляемым. Это требует разработки новых подходов к установлению технологических режимов, отвечающих самоуправляемому синтезу наноструктурных материалов. [c.106] Вернуться к основной статье