Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Научные открытия в области физической химии.



Научное открытие "Явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций".

Формула открытия: "Экспериментально установлено неизвестное ранее явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций, заключающееся в том, что химическое взаимодействие между твердыми дисперсными компонентами, происходящее без плавления и газификации реагентов и продуктов, после термического инициирования локализуется в зоне, самопроизвольно перемещающейся в пространстве реагентов в виде волны горения".
Авторы: A. Г. Мержанов, И. П. Боровинская, B. М. Шкиро.
Номер и дата приоритета: № 287 от 5 июля 1967 г.


Описание открытия.
Среди большого количества разнообразных твердофазных реакций существует очень интересный класс крайне медленных, автотормозящихся в ходе процесса, например между танталом, ниобием, молибденом, с одной стороны, и углеродом, бором — с другой. При взаимодействии таких элементов в твердой фазе в месте контакта реагентов возникает слой твердого продукта реакции, который разделяет реагенты и препятствует их взаимной диффузии. В результате воздействия образовавшегося диффузионного барьера скорость химической реакции падает и в ряде случаев процесс прекращается уже на начальных стадиях.

Российские ученые из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения (Черноголовка) обнаружили, что в определенных условиях диффузионные барьеры могут быть легко преодолены и эти крайне медленные реакции начинают протекать чрезвычайно быстро, за доли секунды. Такие быстрые режимы превращения автотормозящихся реакций могут наблюдаться в смеси тонких порошков реагентов при воздействии на небольшой участок поверхности короткого, но мощного теплового импульса. Благодаря ему приповерхностный слой нагревается до высоких температур, достаточных для активного протекания реакции. Выделенное реакцией тепло прогревает соседние слои смеси и также возбуждает в них реакцию. В результате возникает самораспространяющийся процесс, в котором химическая реакция локализована в зоне, самопроизвольно распространяющейся по смеси реагентов благодаря выделению и передаче тепла в виде волны горения.

В ряде случаев горение не сопровождается ни плавлением, ни газификацией, то есть в ходе всего процесса и реагенты, и продукты находятся в твердом состоянии. Возможность чисто твердофазного горения, не испытывающего интенсифицирующего действия жидких и газообразных веществ, ранее была неизвестна и даже не предполагалась.

Открытие коренным образом изменило существовавшие представления о механизме химического взаимодействия веществ при горении гетерогенных конденсированных сред. Оно позволило понять неизвестный ранее механизм интенсификации медленных твердофазных реакций, протекающих с автоторможением, с одной стороны, и физико-химические особенности горения твердых веществ без участия жидких и газовых фаз — с другой. Открытие способствовало созданию теории безгазового горения — нового крупного раздела современной науки о горении.

Возможность интенсификации реакций образования тугоплавких соединений из обычно малоактивных компонентов привела к разработке на основе открытия нового прогрессивного метода получения керамических и металлокерамических материалов. Он получил название СВС — самораспространяющийся высокотемпературный синтез. В настоящее время методом СВС синтезировано около 300 простых и сложных соединений высокого качества, эффективно применяющихся в различных отраслях современной техники: металлургии, машиностроении, электро- и радиотехнике и др. На основе СВС сейчас создается комплекс новейших технологических процессов, в которых непосредственно продукты горения представляют собой готовые неорганические материалы и изделия, не требующие дальнейшей переработки и обладающие необходимыми эксплуатационными свойствами.
По конкретным техническим решениям, связанным с открытием, получено свыше 20 авторских свидетельств на изобретения, часть из которых запатентована за рубежом.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz