Индуцирование вязких мод разрушения льда и радикальное повышение энергоемкости его деструкции путем введения наноразмерных добавок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Низкая прочность и высокая хрупкость льда при всей привлекательности других его свойств ограничивают широкое применение ледовых материалов в качестве строительных в зонах с холодным климатом на Земле (в Арктике, Антарктике, высокогорных районах на всех континентах), а также при планируемом рядом стран создании обитаемых колоний на Луне и Марсе. Экспериментально исследованы возможности увеличения несущей способности и энергоемкости разрушения льда и нанокомпозитов на его основе путем введения в их состав добавок поливинилового спирта и наночастиц SiO2. Изучены концентрационные зависимости эффектов улучшения этих механических характеристик. Установлены принципиальная возможность и количественные закономерности инициирования перехода от хрупкой моды разрушения в чистом льде к вязкой по мере увеличения содержания добавок в ледовых композитах и, как следствие, радикального, на 2–3 порядка величины роста энергоемкости их деструкции.

Об авторах

Ю. И. Головин

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов; Москва

В. М. Васюков

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов

В. В. Родаев

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов

А. А. Самодуров

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов

Д. Ю. Головин

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов

А. И. Тюрин

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: tyurinalexander@yandex.ru
Россия, Тамбов

С. С. Разливалова

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов

В. М. Бузник

Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: yugolovin@yandex.ru
Россия, Тамбов; Москва

Список литературы

  1. Бузник В.М., Каблов Е.Н. // Вестник РАН. 2017. Т. 87. № 9. С. 831.
  2. Бузник В.М., Бурковская Н.П., Зибарева И.В. и др. Арктическое материаловедение: состояние и развитие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2021. 414 c.
  3. Grande M., Linli G., Blanc M. // Planetary Exploration Horizon 2061. 2023. P. 249. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90226-7.00002-7
  4. Reynard B., Sotin C. // Earth Planet. Sci. Lett. 2023. V. 612. P. 118172. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118172
  5. Hemingway D., Iess L., Tajeddine R., Tobie G. // Enceladus and the Icy Moons of Saturn / Eds. Schenk P.M. et al. Tucson: University of Arizona Press, 2018. P. 57. https://doi.org/10.2458/azu_uapress_9780816537075-ch004
  6. Krishna Swamy K.S. Physics of comets. World Scientific Publishing Company. 1997. 396 p.
  7. Физика и механика льда (перевод с англ.) / Ред. Трюде П.М.: Мир, 1983. 384 с.
  8. Schulson E.M., Duval P. Creep and Fracture of Ice. Cambridge University Press, 2009. 401 p.
  9. Timco G.V., Weeks W.F. // Cold Reg. Sci. Technol. 2010. V. 60. P. 107. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2009.10.003
  10. Arenson L.U., Colgan W., Marshall H.P. // Snow and Ice-Related Hazards, Risks, and Disasters. Elsevier Inc., 2015. P. 35. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394849-6.00002-0
  11. Архаров И.А., Гончарова Г.Ю. // Холодильная техника. 2010. № 11. С. 46.
  12. Гончарова Г.Ю., Разомасов Н.Д., Борщев Г.В., Бузник В.М. // Химическая технология. 2020. Т. 21. № 12. С. 548. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2020-21-12-548-560
  13. Xie J., Yan M.-L., Yan J.-B. // Cold Reg. Sci. Technol. 2022. V. 206. № 4. P. 103751. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103751
  14. Yan M.-L., Jian X., Yan J.-B. // J. Build. Eng. 2023. V. 65. P. 105751. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105757
  15. Vasiliev N.K. // Cold Reg. Sci. Technol. 1993. V. 21. P. 195. https://doi.org/10.1016/0165-232X(93)90007-U
  16. Syromyatnikova A.S., Bol’shakov A.M., Alekseeva A.V. // Environ. Earth Sci. 2020. V. 459. P. 062119. https://doi.org/10.1088/1755-1315/459/6/062119
  17. Lou X., Wu Y. // Cold Reg. Sci. Technol. 2021. V. 192. P. 103381. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2021.103381
  18. Buznik V.M., Goncharova G.Y., Grinevich D.V. et al. // Cold Reg. Sci. Technol. 2022. V. 196. P. 103490. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103490
  19. Vasiliev N.K., Pronk A.D.C., Shatalina I.N. et al. // Cold Reg. Sci. Technol. 2015. V. 115. P. 56. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.03.006
  20. Li J.H., Wei Z., Wu C. // Mater. Des. 2015. V. 67. P. 464. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.10.040
  21. Pronk A., Mistur M., Li Q. et al. // Structures. 2019. V. 18. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2019.01.020
  22. Wu Y., Liu X., Chen B. et al. // Autom. Constr. 2019. V. 106. № 12. P. 102862. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.102862
  23. Бузник В.М., Головин Ю.И., Самодуров А.А. и др. // Материаловедение. 2023. № 6. C. 10. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2023-0-6-10-15
  24. Головин Ю.И., Самодуров А.А., Родаев В.В. и др. // Письма в ЖТФ. 2023. T. 49. № 11. C. 15. https://doi.org/10.21883/PJTF.2023.11.55532.19542
  25. Yasui M., Schulson E.M., Renshaw C.E. // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2017. V. 122. № 8. P. 6014. https://doi.org/10.1002/2017JB014029
  26. Головин Ю.И., Самодуров А.А., Родаев В.В. и др. // ЖТФ. 2023. Т. 93. № 10. С. 1459. https://doi.org/10.21883/JTF.2023.10.56284.149-23
  27. Gao W., Smith D.W., Sego D.C. // Cold Reg. Sci Technol. 1999. V. 29. № 2. P. 121. https://doi.org/10.1016/S0165-232X(99)00019-1
  28. John M., Suominen M., Sormunen Otto-V. et al. // Water Res. 2018. V. 145. P. 418. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.08.063
  29. Deng Y., Zongkun L., Zhijun L., Wang J. // Cold Reg. Sci. Technol. 2019. V. 168. P. 102896. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2019.102896
  30. Stoll N., Eichler J., Hörhold et al. // Front. Earth Sci. 2021. V. 8. P. 1. https://doi.org/10.3389/feart.2020.615613
  31. Голубев В.Н. // Вестн. МГУ. Сер. 5: География. 2013. № 3. С. 19.
  32. Dempsey J. // Ice-Structure Interaction / Eds. Jones S.J. et al. Springer-Verlag, 1991. P. 109. https://doi.org/10.1007/978-3-642-84100-2
  33. Xu X., Jeronimidis G., Atkins A.G. et al. // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 225. https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000007748.36956.a9
  34. Gharamti I.E., Dempsey J.P., Polojärvi A., Tuhkuri J. // Materialia. 2021. V. 20. Р. 101188. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2021.101188
  35. Baker I. // Philos. Trans. Royal. Soc. A. 2019. V. 377. Р. 20180162. https://doi.org/10.1098/rsta.2018.0162
  36. Bachtiger F., Congdon T.R., Stubbs C. et al. // Nature Commun. 2021. V. 12. P. 1323. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21717-z

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах