16 декабря 1996 года, Приказ № 173
создание фундаментальной научной базы для разработки технологии получения новых материалов путем управления неравновесным ростом кристалла из расплава (на примере модельной системы лед-вода), методов электромагнитного непрерывного мониторинга окружающей среды, содержащей большие массы льда и снега, а также электромагнитной дефектоскопии нагруженных узлов конструкций, эксплуатируемых при отрицательных температурах в условиях оледенения.
доктор физико-математических наук, профессор Шибков А.А. - руководитель;
кандидат физико-математических наук, доцент Желтов М.А.;
кандидат технических наук, доцент Золотов А.Е.;
кандидат технических наук, старший преподаватель Михлик Д.В.;
кандидат физико-математических наук Гасанов М.Ф.,
кандидат технических наук Денисов А.А.
Разработаны физические основы электромагнитного мониторинга процессов структурной релаксации в высокоомных материалах на базе метода электромагнитной эмиссии.
Обнаружен эффект Савара - Масcона во льде, состоящий в появлении повторяющихся мезоскопических скачков пластической деформации со средней амплитудой ~ 10–3–10–2% на кривых нагружения с постоянной скоростью моно- и поликристаллического льда.
Обнаружено, что процессы пластической деформации, кристаллизации и разрушения льда сопровождаются генерированием собственного электромагнитного излучения, носящего импульсный характер, которое является свидетельством термодинамической неравновесности кристалла и несет информацию о динамике его структурной релаксации преимущественно на мезоскопическом уровне.
Установлено качественное подобие статистического поведения скачкообразных процессов пластической деформации, множественного разрушения и кристаллизации льда.
Обнаружен и исследован электромагнитный сигнал – предвестник макроразрушения поликристаллического льда.
Развит подход к управлению неравновесными мезоскопическими структурами кристаллизации.
Дана полная классификация морфологических переходов между различными неравновесными структурами гетерогенного роста льда в переохлажденной воде.
Установлено, что доминирующим фактором, влияющим на механизм роста льда при переохлаждении до 0.4 K, является конвекция, в интервале от 0.4 до 4 K – диффузия скрытой теплоты кристаллизации, а при более высоких переохлаждениях – поверхностная кинетика.
Обнаружено, что формирование определенного морфологического типа структуры неравновесного роста льда сопровождается генерированием характерного сигнала электромагнитной эмиссии, который надежно идентифицирует каждую структуру.
Полученные результаты позволяют:
а) прогнозировать структурное состояние (преимущественно на мезоскопическом уровне) и поведение материалов в сильно неравновесных условиях;
б) разрабатывать технологии создания новых структур, в частности, поликристаллических материалов с заданными размером и формой зерен;
в) использовать ЭМЭ как тонкий физический инструмент исследования динамики формирования мезоскопической структуры испытуемого кристалла;
г) разрабатывать методы бесконтактной электромагнитной дефектоскопии материалов в условиях механического и теплового воздействия, контроля и управления роста кристалла диэлектриков, а также электромагнитного in situ мониторинга природных объектов, содержащих большие массы льда и снега, склонных к катастрофической динамике (ледники, снежные лавины и т.д.).
В работе лаборатории «Физика льда» принимают активное участие аспиранты и студенты. Результаты исследований опубликованы более чем в ста научных работах, в том числе в центральной академической печати, в частности, в журналах Доклады РАН, Известия РАН, Кристаллография, Физика твердого тела, Известия вузов, Поверхность, Деформация и разрушение материалов, Материаловедение, а также в зарубежной печати, в журналах Physica A, Journal of Crystal Growth и докладывались на международных и всероссийских конференциях в Черноголовке, Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже, Бостоне (США) Киото (Япония), Гренобле (Франция) и т.д. По результатам работы защищены одна докторская, пять кандидатских диссертаций и около ста дипломных работ.
Исследования в области физики льда актуальны и перспективны для Российской Федерации в основном в связи с проблемами навигации и нефтедобычи в арктических условиях, а также мониторинга и прогнозирования катастрофических явлений с участием больших масс льда: движение и сход ледников, снежных лавина, распространение трещин в мерзлых грунтах, ледяных покровах водоемов и пр. Актуальные проблемы, на решение которых направлена деятельность лаборатории ФЛ:
Консультации для научных работников и аспирантов естественно-научных и технических специальностей по вопросам комплексного исследования в области разработки бесконтактных методов контроля процессов выращивания кристаллов диэлектриков и полупроводников, электромагнитного мониторинга природной среды, содержащей большие массы льда, снега, мерзлого грунта, и управления структурой кристаллов льда внешним электромагнитным полем, а также исследования феномена атмосферного электричества. Консультации для педагогов по вопросам методологии и методики преподавания вузовских физических дисциплин.
E-mail: shibkov@tsu.tmb.ru
Вконтакте