Способ получения модели двухмерной структуры твердого тела

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<и> 982071 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160381 (21) 3261005/28-12 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано15.12.82. Бюллетень Йо 46

Дата опубликования описания 15. 12 ° 82 (%1)М Кл з

@ 09 В 23/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (ЯЗ) УДК 691:620.01е.53.072(088 8) (72) Автор изобретения

П.Г.Тишин

V (73) Заявитель (54 1 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДЕЛИ ДВУМЕРНО 1 СТРУКТУРЫ

ТВЕРДОГО ТЕЛА

Изобретение относится к физике твердого тела, в частности к разделу изучения строения кристаллической решетки твердого тела путем получения и анализа двумерных моделей структур.

Известен способ получения плоской или объемной модели структуры твердого тела, заключающийся в укладывании определенным образом твердых шариков на плоскости или в не,Котором объеме с последуюшим их фотографированием (1 3.

Однако указанный способ сложен и трудоемок из-за послойного укладывания и удержания твердых шариков различных размеров и определенном объеме. Значительно снижены возможности способа для моделирования процессов, связанных с нарушениями структуры кристаллической решетки твердого тела.

Известен способ получения модели двумерной структуры твердого тела, заключающийся в образовании на поверхности жидкости слоя газовых пу.зырьков за счет выброса газа через отверстие капилляра, погруженного в жидкость с поверхностно-активными свойствами, и их последующего фотографирования. Для обеспечения выброса газа через отверстие капилляра используется принудительная его подача

5 с помощью побудителя расхода rhза (2 ).

Однако этот способ сложен иэ-за необходимости специального громоздкого побудителя расхода газа. Для получения и регулирования размеров газовых пузырьков требуется обеспечить значительное давление газа перед 4ходом в капилляр и менять размер его выходного отверстия.

Цель изобретения — повышение на глядности и упрощение способа получения модели структуры твердого тела за счет снижения его трудоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения модели двумерной структуры твердого тела, путем образований на поверхности жидкости с поверхностно-активными свойствами слоя газовых пузырьков и их последующего фотографирования образование слоя газовых пузырьков осуществляют путем погружения в жидкость микропористого материала, поры которого предварительно заполняют газом.

982071

При погружении в жидкость, напри» мер B воду, микропористого материала, например гранулы цеолита, .происходит интенсивное проникновение молекул воды во внутреннюю область гранулы одновременно по всем ее открытым с на- 5 ружной поверхности каналам. Продвигаясь внутри каналов, молекулы воды выполняют роль поршня, собирая молекулы ранее сорбированного газа с наружной области гранулы в ее внут в 10 реннюю область. Итогом процесса проникновения молекул воды является создание внутри гранулы значительного давления газа. Выброс собранного во внутренней области гранулы газа происходит при достижении в ней критического давления, достаточного для преодоления сил сцепления (капиллярных сил) молекул воды с поверхностью отдельного канала по всему сечению гранулы. При определенных размерах гранулы выброс газа происходит через один канал, в котором минимальны силы сцепления. Количество выброшенного газа зависит от размера гранулы, 25 ее сорбционной способности по газу, а диаметр образующихся в жидкости пузырьков газа определяется типом используемого микропористого материала, свойствами газа и условиями проведения процесса.

Пример. Для получения модели структуры твердого тела в мыльный раствор воды при комнатной температуре погружается гранула цеолита

СаА в емкость на глубину 20 мм. Гранула предварительно заполняется воздухом. Диаметр гранулы составляет

3 мм, вес 0,1 r. Выброс газа из гранулы начинается через 2-3 с после ее погружения с образованием в жидкости 40 газовых пузырьков одинакового размера, так как выброс газа происходит через один выходной канал гранулы.

Диаметр газовых пузырьков составляет

2,10 см, а общее их количество для 45 выбранного типа цеолита в размере гранулы составляет 500-600 шт. Процесс выброса из гранулы газа сопровождается 5-6 мин.

После прекращения выброса газа на поверхности мыльного раствора образуется слой газовых пузырьков. Для получения фотографии образовавшегося слоя газовых пузырьков используется, фотоаппарат "Зенит-Е". Полученная фотография общей массы газовых пузырьков представляет собой плоскую модель двумерной структуры твердого тела.

Для получения объемной модели структуры необходимо газовые пузырьки разместить в несколько слоев и

Тираж 472 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4, ВНИИПИ Заказ 7919/72

Филиал.ППП "Патент", r. сфотографировать их общую массу не сверху, а сбоку. При использовании одного типа цеолита можно получить модель совершенной кристаллической структуры твердого тела. Для получения моделей, отражающих различные процессы, связанные с взаимодействием дислокаций кристаллической решетки твердого тела, необходимо в процессе образования газовых пузырьков использовать цеолиты различных типов, например, СаА и Nax или другие микропористые материалы, например, уголь, силикагель и т.д, гранулы которых дают газовые пузырьки различного диаметра. Для моделирования дефектов структуры возможно испольэовать различные газы для заполнения ими гранул микропористых материалов, или изменять условия образования газовых пузырьков, например, давление газа над поверхностью мыльного раствора или его температуру.

Использование предлагаемого способа получения двумерной структуры обеспечивает по сравнению с существующими способами. возможность получения пузырьков модели двумерной структуры твердого тела беэ громоздкого побудителя расхода газа через микрокапилляр, что значительно снижает трудоемкость способа и расширяет область его применения, простоту моделирования различных процессов, связанных с взаимодействиями дислокаций кристаллической решетки твердого тела, что повышает наглядность полученных моделей.

Формула изобретения

Способ получения модели двумерной структуры твердого тела путем образования на поверхности жидкости с поверхностно-активными свойствами слоя газовых пузырьков и их последующего фотографирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения наглядности и упрощения процесса получения, образование слоя газовых пузырьков осуществляют путем погружения в жидкость микропористого материала, поры которого предварительно заполняют газом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М., "Наука", 1978, с. 39-41.

2. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М., 1963, с. 38-39 (прототип).