Спосіб отримання однокомпонентної надтекучою квантової рідини на основі розплаву неорганічного полімеру

 

Пропонується спосіб отримання нової квантової надтекучою рідини шляхом розплавлення борного ангідриду при температурі вище 850°-1000°C.

Наведено експериментальні дані, що підтверджують квантові властивості та надплинність розплаву борного ангідриду. Показано, що розплав володіє такими властивостями, як:

- нульова ентропія;

- здатність перетікання з однієї посудини в іншу при наявності загальної твердої поверхні;

- освіта вирів при охолодженні розплаву, характерних для квантових рідин, без будь-якого механічного впливу.

Винахід відкриває новий клас надплинні рідин.

Винахід ставляться до отримання надплинного матеріалу, що знаходиться в рідкому стані, який може бути використаний в якості модельної рідини, що володіє квантовими властивостями.

Винахід відкриває новий клас двоатомних однокомпонентних оксидних матеріалів та квантових рідин і розширює область їх використання в фундаментальних дослідженнях, пов'язаних з розробкою теоретичних основ і вирішення технологічних питань високотемпературних надпровідних матеріалів.

Винахід відноситься до отримання простих за �з введення будь-яких допирующих добавок.

В якості прототипу розглядаються борно-лужні розплави [1, 2], що володіють більш складним хімічним складом та квантовими властивостями.

Головною відмінністю пропонованого складу (B2O3) від розплавів борно-лужної групи є подальше спрощення хімічного складу і технології виготовлення надтекучою рідини. Зокрема, виключається необхідність ретельного приготування шихти і гомогенізації розплаву шляхом механічного перемішування.

До теперішнього часу розроблено обмежена кількість надплинні рідин, що володіють квантовими властивостями, які є рідкісними екзотичними матеріалами. Відомі досягнення в цій області пов'язані головним чином з рідким гелієм і з глибоким охолодженням і конденсацією парової фази деяких інших матеріалів [3].

Наднизькі температури, одноатомний складу рідкого гелію ускладнюють використання його і інших рідин в якості модельних.

Відсутність інших типів квантових рідин ускладнює вивчення одного з найважливіших питань - надтекучості матеріалів. У зв'язку з цим розробка складів квантових модельних рідин є актуальною проблемою для розвитку фундаменталтурних надпровідників.

В цьому патенті розглядаються вперше ідентифіковані сверхтекучие і квантові властивості розплаву борного ангідриду.

Для встановлення надтекучості у роботі було показано, що В розплав2Про3володіє наступними властивостями:

1. Квантові рідини мають нульові значення ентропії.

2. Більш переконливим доказом надтекучості розплаву є його здатність перетікати з однієї посудини в іншу при наявності загальної розділяє твердої поверхні. Як показують експериментальні дані термо-ЕРС, в розплаві борного ангідриду в температурному інтервалі 850-1020°C мінімальне значення термо-ЕРС не перевищує 4,5 мВ (залишкові різниці потенціалів), а коефіцієнт термо-ЕРС (αтмає дуже малі значення і в межах можливої помилки досвіду можна вважати αт→0, а разом з цим і ентропійний показник B2O3приймає нульові значення.

Отримані експериментальні дані підтверджуються результатами роботи [1]. Розглядаючи діаграми «коефіцієнт термо-ЕРС - склад» в системах K2O -2Про3і Cs2O -2Про3,слід зазначити, що дуже невелика екстраполяція коефіцієнта термо-ЕРС на нульове з� з цим і нульові значення ентропії В2Про3.

Слід звернути увагу, що надплинність2Про3суттєво ускладнює проведення термоелектричних досліджень у зв'язку з витіканням розплаву В2Про3з платинової човники і освітою струмопровідних контактів між човником і керамічними елементами нагрівальної установки.

Все це може вносити великі похибки в експериментальні дані термоелектричних досліджень.

Визначення надтекучості розплаву проводилося за наступною методикою (Фіг. 1). Осередок складалася з двох платинових тиглів: малого 1 і великого 2, вставлених один в іншій.

Обсяг між стінками великого (2) і малого тигля (1) заповнювався досліджуваним матеріалом B2O3. (6). Осередок накривався зверху керамічною кришкою (3) для утворення насиченої атмосфери і збереження цілісності найтоншої плівки розплаву утворюється на внутрішніх і зовнішніх поверхнях платинових тиглів. Осередок встановлювалася в дротяну кошик (4), яка кріпиться до керамічної трубці (5), для зручності швидкого переміщення в пічне простір трубчастої печі. Застосовувана підвісна система гарантувала запобігання впливу блукаючих струмів при Ѽещалась в піч при температурі 850°-950°C і витримувалася від 30 хв до 2 год залежно від умов досвіду. Плівка на твердій поверхні платини переміщалася, як показано стрілками, з великою швидкістю. При цьому за аналогією з рідким гелієм товщина плівки складає кілька десятків мономолекулярних шарів і плівка абсолютно не видима оком, як під час досвіду, так і після його закінчення. Переміщення розплаву з проміжної тигельного простору в малий тигель (1) відзначалося тільки по появі В2Про3(6) у малому тиглі (1) та зміни рівнів розплаву. Слід підкреслити, що перетікання спостерігалося нами тільки у розплавів з нульовими значеннями коефіцієнта термо-ЕРС, тобто безэнтропийних і володіють квантовими властивостями. Що стосується звичайних розплавів, то проведені нами численні досліди показують повну відсутність їх перетікання з великого тигля (2) малий (1) при наявності різниці рівнів (Δ1) і аналогічних з квантовими розплавами умовами.

Необхідно відзначити і рух плівки В2Про3по зовнішній поверхні стінки великого тигля (2) (Фіг. 1). Рух розплаву відзначається накопиченням його на зовнішній поверхні дна великого тигля (2), де набирається відчутне і видиме для ока кількість B2O3(6). Розглянутий вище досвід може бути легко�хтекучести і квантових властивостей

Одним із властивостей надплинні рідин, активно досліджуваних фізиками останнім часом [4], є вири, одержувані при охолодженні рідини до температур, близьких до абсолютного нуля. Фізики змогли розрахувати різні динамічні ефекти, використовуючи суперсучасний комп'ютер. Динаміка утворення воронок вивчалася в залежності від швидкості механічного примусового обертання рідини. Встановлено, що надплинність зберігається навіть у тих випадках, коли перемішування здійснюється з надзвуковими швидкостями. Залежно від швидкості обертання утворюється або багато організованих в концентричні окружності воронок (при малій швидкості обертання), або утворюється одна воронка в центрі, якщо перемішувати рідина досить швидко.

Наведені вище експериментальні дані, які свідчать про надтекучості розплаву борного ангідриду, давали підставу припускати, що і інші властивості, характерні для квантових рідин, повинні знайти підтвердження. У зв'язку з цим були вивчені гідродинамічні умови утворення воронок в розплаві B2O3при його охолодженні від температури 850°-1000°C до кімнатної температури. Як показали экспериментальни�повній відсутності механічних впливів на розплав, що підтверджує наявність надплинні і квантових властивостей розплаву B2O3. Утворення воронок в розплаві пов'язано з існуванням вихорів і переміщенням надтекучою частини квантової рідини, яка в певний момент, мабуть, втягує в рух звичайну частина розплаву.

Сьогодні можна стверджувати, що вири, що спостерігалися фізиками у квантових рідинах при наднизьких температурах і в наших дослідах в розплаві B2O3,являють собою одне і те ж явище і є додатковим важливим підтвердженням прояви квантових надплинні властивостей розплаву борного ангідриду.

Література

1. Спосіб отримання оксидних розплавів, що володіють ознаками надпровідних рідин, Борисов А. Ф., Кисліцина І. А., заявка 2011108168/05, 02.03.2011, опубліковано 27.12.2012, Бюл. №36.

2. Борисов А. Ф., Забєлін Ст. А., Кисліцина І. А. Термоелектричні дослідження координаційних станів бору в розплавах системи Li2O-B2O3// Приволзький науковий журнал. - 2012. - №4 - с. 163-168.

3. Вікіпедія: Надплинність - Режим доступу:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%E2%E5%F0%F5%F2%E^%F1%F2%FC.

4. Таємниці світу. - Режим доступу: http://www.tainamira.net/novosti/raznoe/fiziki-objasnili-vodovoroty-v-sverchtekuchei-zhidk.

Спосіб п�емпературе вище 800°C, при цьому отриманий розплав являє собою однокомпонентне з'єднання бору і кисню і проявляє властивості надтекучою рідини, такі як нульова ентропія за даними термоелектричних досліджень, перетікання розплаву по твердій поверхні платини з однієї посудини в іншу при наявності спільної для судин поверхні і різниці рівнів розплаву, а також утворює вири, характерні для надплинні рідин при охолодженні розплаву B2O3від температури 950-1000° до кімнатної температури, і при цьому не проводиться механічних впливів на розплав борного ангідриду.



 

Схожі патенти:

Спосіб отримання оксидних стеклообразующих розплавів, що володіють здатністю до формування квантових воронок

Винахід відноситься до способу отримання оксидних розплавів, що володіють здатністю до формування квантових вирів. Спосіб полягає в різкому охолодженні розплаву від температури 900-1000°С до кімнатної температури. Компоненти розплаву беруть у співвідношенні: К2О - 2,0-20,0 мол.%, В2О3 - 80,0-98,0 мол.%. Технічний результат - розробка способу одержання оксидних розплавів з необхідними умовами для забезпечення позитивного результату експерименту. 1 іл., 1 табл.

Спосіб отримання квантових рідин-надплинні оксидних розплавів

Винахід може бути використано в фундаментальних дослідженнях і при поділі звичайних і надплинні рідин. Спосіб отримання оксидних розплавів, що володіють квантовими властивостями і сверхтекучестью при температурах 850-1050 °С, включає сплавлення борного ангідриду з вуглекислими солями калію або цезію в наступних співвідношеннях у розрахунку на оксиди: В2О3 - 99,0% мол., К2О - 1,0% мовляв. або В2О3 - 94,0-99,0% мол., Cs2О - 1,0-6,0% мовляв. Гомогенізація розплаву досягається ретельним перемішуванням за допомогою платинової мішалки. Винахід дозволяє отримувати матеріали, що володіють квантовими властивостями: сверхтекучестью і надпровідність, аномальної теплопровідністю. 3 іл., 1 табл.

Спосіб отримання оксидних розплавів, що володіють ознаками надпровідних рідин

Винахід відноситься до одержання надпровідних матеріалів, що знаходяться в рідкому стані, які можуть бути використані в якості модельних рідин при розробці надпровідників

Колоїдні боросиликати та їх застосування в отриманні папери

Винахід відноситься до боросиликатной композиції, використовуваної в якості добавки для утримання наповнювачів при виробництві паперу

Спосіб одержання борної кислоти

Винахід відноситься до технології боропродуктов, зокрема борної кислоти, яка знаходить застосування в хімічній, будівельній та інших галузях народного господарства

Спосіб одержання борної кислоти та сульфату магнію

Винахід відноситься до хімічної технології

Спосіб одержання борної кислоти

Винахід відноситься до неорганічної хімії, зокрема до способів одержання борної кислоти з боросилікатного сировини

Спосіб поділу оксиду миш'яку (iii) і оксиду бору або борної кислоти

Винахід відноситься до способів поділу оксидів бору і миш'яку (3) і дозволяє спростити процес, виділити цільові продукти у вихідній формі і запобігти забрудненню навколишнього середовища

Спосіб одержання борної кислоти

Винахід відноситься до хімічної технології, зокрема до способів одержання борної кислоти, яка застосовується в хімічній, будівельній та інших галузях народного господарства
Up!