Координаторы: член-корр. РАН Ляхов Н. З., акад. Титов В. М., член-корр. РАН Кулипанов Г. Н.

Исполнители: ИХТТМ, ИЯФ, ИГиЛ СО РАН

В Сибирском центре СИ на канале “0-б” ВЭПП-3 для исследования детонационных и взрывных процессов смонтирована и запущена в эксплуатацию экспериментальная станция “Экстремальные состояния вещества” (рис. 1). Показана возможность получения временнóго разрешения порядка 20 нс для измерения плотности с точностью до 5 %. Ожидаемое пространственное разрешение для измерения плотности — 0,1 ´  1 мм. Станция позволяет исследовать динамику флуктуаций электронной плотности методом малоуглового рентгеновского рассеяния, изучать изменение атомной структуры вещества в режиме дифракционного кино, исследовать динамику изменения электронной структуры атомов методами рентгеновской спектроскопии, проводить томографические эксперименты с наносекундным временным разрешением.

Рис. 1. Экспериментальная станция "Экстремальные состояния вещества". Fig. 1. Experimental station "Extreme condition of sub-stance" during assembling.

В рамках проекта станции разработаны прототипы трех однокоординатных детекторов с наносекундным временным разрешением. Зарегистрировано двумерное распределение интенсивности прошедшего через образец излучения во время детонации (рис. 2). Обработка этих данных позволяет восстановить трехмерное распределение плотности за детонационным фронтом. Обнаружены поперечные волны плотности, отсутствующие на расчетных распределениях, полученных по гидродинамическим уравнениям. Впервые наблюдено взаимодействие волн разрежения за фронтом детонации.

Рис. 2. Экспериментально измеренное распределение интенсивности синхротронного излучения, прошедшего через детонирующий образец (тротил-гексоген 50/50). Fig. 2. Experimentally measured distribution of synchrotron radiation intensity past through sample (trinitrotoluol-hexogen 50/50) during detonation.

Найдено, что воздействие на карбоксилаты серебра ударной волны большой мощности приводит к возникновению малоуглового рентгеновского рассеяния в результате появления металлических наночастиц, образовавшихся при разложении карбоксилатов. Найдено, что в противоположность образованию и окислению алмаза в системе тротил — гексоген металлические наночастицы, образующиеся при температуре 5000 °С, не окисляются при контакте с воздухом и сигнал МУРР не уменьшается до 14 мкс. Факт образования наночастиц серебра (см. рис. 3) подтвержден анализом продуктов разложения карбоксилатов методами рентгеновской дифракции и электронной микроскопии.

Рис. 3. Электронно-микроскопический снимок наночастиц серебра, полученных воздействием ударных волн на карбоксилаты. Характерный размер наночастиц 200 Å. Fig. 3. Electron microscope image of a silver nanoparticles received under the influence of explosion shock waves on the AgSt. The characteristic size of the nanoparticles are 200 Å.

Найдены граничные по концентрациям условия образования наночастиц. Обнаружено, что полученные наночастицы имеют форму сфер диаметром 30 — 200 Å, покрытых слоем аморфного углерода толщиной до 20 Å (рис. 3). Наличие защитого аморфного покрытия наночастиц серебра объясняет их устойчивость по отношению к газам. Обнаружено возрастание проводимости во время воздействия ударной волной в карбоксилатах на два порядка. Установлен факт электронной проводимости, возникающей в результате восстановительных процессов, сопровождающихся интенсивным переносом электронов и ионов. Полученные наносферы серебра могут найти применение в медицине, а также в экологии, катализе и различных областях материаловедения.

1. Алешаев А. Н., Зубков П. И. и др. Применение синхротронного излучения для исследования детонационных и ударно-волновых процессов. ФГВ, 2001, т. 37, № 5, с. 104—113.
2. Aleshaev A. N., Fedotov M. G. et al. Synchrotron radiation instrumentation for “in situ” investigation of explosion with nanosecond time resolution. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A467-468, 2001, pp. 990—993.
3. Aleshaev A. N., Fedotov M. G. et al. Methods of research of the detonation and shock wave processes with the help of SR. ibid A470, 2001, pp. 240—244.
4. Fedotov M. G., Kulipanov G. N. et al. Dynamics of formation of particles of the condensed carbon phase at shock compression of organic materials. ibid. A470, Issue Part 2, 2001, pp. 245—248.
5. Evdokov O. V., Fedotov M. G. et al. Dynamics of the formation of the condensed phase particles at detonation of high explosives. ibid, pp. 236—239.

Оглавление

Далее