К ВОПРОСУ ОБ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ МЕЗОПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В данной работе рассмотрена зависимость модуля нормальной упругости Юнга мезопористого материала от геометрических характеристик (объема и формы) распределенных в материале пор. Геометрические особенности пор задавались в рамках фрактально-геометрического подхода величинами их эффективного диаметра и фрактальной размерности. Приведенные оценки свидетельствуют о том, что характерный для наноразмерных частиц эффект, связанный с существенной зависимостью модулей упругости от размера и формы частицы, может также реализовываться в мезопористых (характерный размер пор от 5 до 50 нм) материалах, притом что сами мезопористые объекты могут иметь макроскопические размеры. На примере пористого серебра показано, что уменьшение объема пор и «усложнение» их морфологии приводят к заметному снижению модуля нормальной упругости. Результаты получены в рамках когезионной модели.

Об авторах

Александр Владимирович Шишулин

ООО "Группа Плеадес"

Email: chichouline_alex@live.RUS
117342, Россия, Москва, ул. Бутлерова, 17б

Анна Владимировна Шишулина

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

603155, Россия, Нижний Новгород, ул. Минина, 24

Список литературы

  1. Андриевский, Р.А. Наноструктурные материалы / Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля. - М: Академия,2005. - 192 с.
  2. Самсонов, В.М. Комплексный подход к атомистическому моделированию размерных зависимостей температуры и теплоты плавления наночастиц кобальта: молекулярная динамика и метод Монте-Карло / В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков, И.В. Талызин и др. // Поверхность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2019. - № 12. - С. 31-35. doi: 10.1134/S1028096019120264.
  3. Essajai, R. Shape-dependent structural and magnetic properties of Fe nanoparticles studied through simulation methods / R. Essajai, Y. Benhouria, A. Rachadi et al. // RSC Advances. - 2019. - V. 9. - I. 8.- P. 22057-22063. doi: 10.1039/C9RA03047F.
  4. Guisbiers, G. Size-dependent material properties towards a universal equation / G. Guisbiers // Nanoscale Research Letters. - 2010. - V. 5. - P. 1132-1136 doi: 10.1007/s11671-010-9614-1.
  5. Goyal, M. Shape, size and phonon scattering effect on the thermal conductivity of nanostructures / M. Goyal // Pramana: Journal of Physics. - 2018. - V. 91. - I. 6. - Art. № 87. - 5 p. doi: 10.1007/s12043-018-1660-8.
  6. Shishulin, A.V. Several notes on the lattice thermal conductivity of fractal-shaped nanoparticles / A.V. Shishulin, A.A. Potapov, A.V. Shishulina // Eurasian Physical Technical Journal. - 2022. - V. 19.- I. 3(41). - P. 10-17. doi: 10.31489/2022No3/10-17.
  7. Сдобняков, Н. Ю. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование / Н. Ю. Сдобняков, Д. Н. Соколов. - Тверь: Тверской государственный университет, 2018. - 176 с. - ISBN 978-5-7609-1323-4. - EDN FMUOHU.
  8. Магомедов, М.Н. Изменение термодинамических свойств при изохорическом и изобарическом уменьшении нанокристалла кремния / М.Н. Магомедов // Физика твердого тела. - 2019. - Т. 61. - Вып. 4. - С. 757-764. doi: 10.21883/FTT.2019.04.47426.267.
  9. Goyal, M. Study of shape, size and temperature-dependent elastic properties of nanomaterials / M. Goyal, B.R.K. Gupta // Modern Physics Letters B. - 2019. - V. 33. - I. 26. - Art. №1950310. - 12 p.doi: 10.1142/S021798491950310X.
  10. Rawat, K. Young's modulus and vibrational frequency dependence on shape and size in nanomaterials / K. Rawat, M. Goyal // Materials Today: Proceedings. - 2021. - V. 42. - I. 4. - P. 1633-1637.doi: 10.1016/j.matpr.2020.07.188.
  11. К вопросу изучения процессов структурообразования в четырехкомпонентных наночастицах / С. А. Вересов, К. Г. Савина, А. Д. Веселов [и др.] // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - № 14. - С. 371-382. - doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.371. - EDN ZOZOZF.
  12. Шишулин, А. В. Некоторые особенности высокотемпературных фазовых равновесий в наночастицах системы SiX - Ge1-X / А. В. Шишулин, А. В. Шишулина // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2019. - № 11. - С. 268-276. - doi: 10.26456/pcascnn/2019.11.268. - EDN IXTTSY.
  13. Shishulin, A.V. The initial composition as an additional parameter determining the melting behaviour of nanoparticles (a case study on Six-Ge1-x alloys) / A.V. Shishulin, A.A. Potapov, A.V. Shishulina // Eurasian Physical Technical Journal. - 2021. - V. 18. - I. 4(38). - P. 5-13. doi: 10.31489/2021No4/5-13.
  14. Шишулин, А. В. Равновесный фазовый состав и взаимная растворимость компонентов в наночастицах фрактальной формы тяжелого псевдосплава W-Cr / А. В. Шишулин, А. В. Шишулина // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2019. - № 11. - С. 380-388. - doi: 10.26456/pcascnn/2019.11.380. - EDN DGJHTM.
  15. Geoffrion, L.-D. Chemical ordering in Bi1-x-Sbx nanostructures: alloy, janus or core-shell? / L.-D. Geoffrion, G. Guisbiers // Journal of Physical Chemistry C. - 2020. - V. 124. - I. 25. - P. 14061-14068. doi: 10.1021/acs.jpcc.0c04356.
  16. Shishulin, A.V. On some peculiarities of stratification of liquid solutions within pores of fractal shape / A.V. Shishulin, V.B. Fedoseev // ournal of Molecular Liquids. - 2019. - V. 278. - P. 363-367.doi: 10.1016/j.molliq.2019.01.050.
  17. Shishulin, A.V. One more parameter determining the stratification of solutions in small-volume droplets / A.V. Shishulin, A.V. Shishulina // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2022. - V. 95. - I. 6.- P. 1374-1382. doi: 10.1007/s10891-022-02606-8.
  18. Шишулин, А.В. Фононная теплопроводность и фазовые равновесия в наночастицах системы Bi-Sb фрактальной формы / А.В. Шишулин, В.Б. Федосеев, А.В. Шишулина // Журнал технической физики.- 2019. - Т. 89. - Вып. 4. - С. 556-561. doi: 10.21883/JTF.2019.04.47311.343-18.
  19. Shishulin, A.V. Fractal nanoparticles of phase-separating solid solutions: nanoscale effects on phase equilibria, thermal conductivity, thermoelectric performance / A.V. Shishulin, A.A. Potapov, A.V. Shishulina // Springer Proceedings in Complexity; ed. by C.H. Skiadas, Y. Dimotikalis. - Cham: Springer, 2022. - P. 421-432. doi: 10.1007/978-3-030-96964-6_30.
  20. Шишулин, А.В. Изменение температуры Кюри в пористом материале / А.В. Шишулин,В.Б. Федосеев, А.В. Шишулина // Письма в журнал технической физики. - 2020. - Т. 46. - Вып. 14.- С. 6-8. doi: 10.21883/PJTF.2020.14.49657.18281.
  21. Shishulin, A.V. On the transition between ferromagnetic and paramagnetic states in mesoporous materials with fractal morphology / A.V. Shishulin, A.A. Potapov, A.V. Shishulina // Eurasian Physical Technical Journal. - 2021. - V. 18. - I. 2 (36). - P. 6-11. doi: 10.31489/2021NO2/6-11.
  22. Сдобняков, Н. Ю. Морфологические характеристики и фрактальный анализ металлических пленок на диэлектрических поверхностях: монография / Н. Ю. Сдобняков, А. С. Антонов, Д. В. Иванов. - Тверь: Тверской государственный университет, 2019. - 168 с. - ISBN 978-5-7609-1441-5. - EDN YPGZBS.
  23. К проблеме автоматизации процесса определения фрактальной размерности / В. А. Анофриев, А. В. Низенко, Д. В. Иванов [и др.] // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - № 14. - С. 264-276. - doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.264. - EDN SDRGEQ.
  24. Aqra, F. Surface free energy of alkali and transition metal nanoparticles / F. Aqra, A. Ayyad // Applied Surface Science. - 2014. - V. 324. - P. 308-313. doi: 10.1016/j.apsusc.2014.07.004.
  25. Attarian Shandiz, M. Effective coordination number model for the size dependency of physical properties of nanocrystals / M. Attarian Shandiz // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2008. - V. 20. - № 32.- Art № 325237. - 9 p. doi: 10.1088/0953-8984/20/32/325237.
  26. Гаев, Д.С. Кинетика образования трещин в пористом кремнии / Д.С. Гаев, С.Ш. Рехвиашвили // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46. - Вып. 2. - C. 145-149.
  27. Błaszczyński, T. Synthesis of silica aerogel by supercritical drying method / T. Błaszczyński, A. Ślosarczyk, M. Morawski // Procedia Engineering - 2013. - V. 57. - P. 200-206. doi: 10.1016/j.proeng.2013.04.028.
  28. Chae, H.K. A route to high surface area, porosity and inclusion of large molecules in crystals / H.K. Chae, D.Y. Siberio-Pérez, J. Kim et al. // Nature. - 2004. - V. 427. - P. 523-527. doi: 10.1038/nature02311.
  29. Магомедов, М.Н. Размерная зависимость упругих свойств нанокристалла аргона / М.Н. Магомедов // Физика твердого тела. - 2019. - Т. 61. - Вып. 1. - С. 148-153. doi: 10.21883/FTT.2019.01.46905.175.
  30. Bhatt, J.C. Effect of size on the elastic and thermodynamic properties of nanomaterials / J.C. Bhatt,K. Kholiya // Indian Journal of Pure & Applied Physics. - 2014. - V. 52. - P. 604-608.
  31. Chuvil'deev, V.N. Spark plasma sintering for high-speed diffusion bonding of the ultrafine-grained near-α Ti-5Al-2V alloy with high strength and corrosion resistance for nuclear engineering / V.N. Chuvil'deev,A.V. Nokhrin, V.I. Kopylov et al. // Journal of Materials Science. - 2019. - V. 54. - I. 24. - P. 14926-14949.doi: 10.1007/s10853-019-03926-6.
  32. Федосеев, В.Б. Влияние температуры и давления на фрактальную размерность дефектов кристаллической структуры / В.Б. Федосеев // Бутлеровские сообщения. - 2010. - Т. 23. - Вып. 14.- С. 36-42.
  33. Федосеев, В.Б. Использование фрактальной геометрии при термодинамическом описании трехмерных элементов кристаллической структуры / В.Б. Федосеев // Письма о материалах. - 2012.- Т. 2. - Вып. 2. - С. 78-83.
  34. Федосеев, В.Б. О распределении по размерам дисперсных частиц фрактальной формы / В.Б. Федосеев, А.В. Шишулин // Журнал технической физики. - 2021. - Т. 91. - Вып. 1. - С. 39-45. doi: 10.21883/JTF.2021.01.50270.159-20.
  35. Федосеев, В.Б. Поправка к статье "О распределении по размерам дисперсных частиц фрактальной формы" / В.Б. Федосеев, А.В. Шишулин // Журнал технической физики. - 2022. - Т. 92. - Вып. 4. - С. 643-644. doi: 10.21883/JTF.2022.04.52255.pravka.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).