УДАРНАЯ ВОЛНА,
распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью в газе, жидкости
или твердом теле тонкая переходная область (фронт), в к-рой происходит резкое
увеличение давления, плотности и т-ры. Возникает при взрыве, мощном электрич.
разряде, столкновениях тел, сближающихся со сверхзвуковой скоростью, в фокусе
луча лазера и т. п. Рост давления и т-ры во фронте У. в. происходит за 10-12
- 10-9 с, затем, спустя 10-6 с, происходит "разгрузка"
и давление падает до атмосферного. Скорость охлаждения в-ва на этой стадии составляет
108 град/с. Однако вследствие необратимых процессов, происходящих
при "ударноволновом" сжатии, т-ра образца не возвращается к исходной, и образец
остается нагретым. В реальных условиях весь цикл завершается приблизительно
за 10-5 с.
У. в. в газе сопровождается
не только увеличением плотности, но и значительным повышением т-ры. В этих условиях
происходят разл. процессы: возбуждение мол. колебаний, диссоциация и ионизация
молекул и атомов, хим. р-ции.
При сжатии конденсир. в-в
во фронте У. в. возникают огромные тангенциальные напряжения, вызывающие мощные
сдвиговые деформации (время развития деформации 10-7 с). Поэтому
в твердом теле создаются чрезвычайно высокие концентрации дислокаций и точечных
дефектов, разрываются хим. связи, происходит дробление в-ва (разрушается кристал-лич.
решетка), что способствует протеканию и (или) ускорению разл. физ.-хим. превращений.
Часто в результате сжатия
протекают хим. р-ции. Так, при воздействии У. в. на неорг. соед. были синтезированы
нитриды Al, Be, В, Mg, Zr, получены оксид, нитрид и карбид бора, алмазы. У.
в. - эффективный способ повышения каталитич. активности в-в. Напр., воздействие
У. в. на гетерог. катализаторы может приводить к увеличению их активности и
к изменению селективности.
Под действием У. в. полимеры
вступают в разл. хим. р-ции: частично разлагаются до исходных мономеров, их
мол. масса уменьшается (как, напр., в случае полиметилметакрилата), претерпевают
вулканизацию (дивиниловый, изопреновый, бу-тадиеннитрильный, натуральный каучуки)
или глубокие структурные изменения, сопровождающиеся изменением цвета и уменьшением
р-римости (полистирол).
В условиях У. в. протекают
разл. р-ции орг. B-B. Такие мономеры, как акриламид, метакриламид, акрилат калия,
триоксан, в твердом состоянии образуют полимеры с высокой мол. массой. Из аммониевых
солей ненасьнц. и насыщ. карбоновых K-T получают аминокислоты. Последние образуют
ди- и полипептиды. Под воздействием У. в. транс
-стиль-бен переходит в
цмс-изомер. В аналогичных условиях могут протекать р-ции этерификации, циклизации
и др.
Для изучения превращений
в-в в У. в. часто используют метод ампул хранения. Последние представляют собой
метал-лич. сосуды, в к-рые помещают исследуемые в-ва. У. в. создают взрывом
BB или ударом пластины, движущейся под воздействием взрывных газов. Изменяя
конфигурацию фронта У. в., можно менять величину деформации сдвига в-ва. В случае
хим. исследований при "ударноволновом" сжатии давление чаще всего
варьирует от 5 до 40 ГПа, а т-ра может принимать значения до 800 К. После прохождения
У. в. сохраненные в ампуле в-ва обычно исследуют подходящими физ. и физ.-хим.
методами.
С помощью У. в. определяют
параметры ур-ний состояния, упруго-пластичные характеристики, исследуют оптич.
и элек-трич. св-ва B-B, изучают кинетику разл. процессов (см. Ударных труб метод
). В пром-сти У. в. применяют для синтеза сверхтвердых материалов (алмаза,
боразона), упрочения металлов, прессования порошков металлов и керамики, сварки
металлич. конструкций.
Лит.: Бацанов С.
С., "Успехи химии", 1986, т. 55, в. 4, с. 579-607; Ададуров Г.А.,там
же, с. 555-78; Bergman O. R., В ailey N.F., High pressure explosive processing
of ceramicks, Aedermannsdorf - [a. o.], 1987, p. 66-85; Shock compression of
condensed matter, ed. by S. C. Schmidt et al., N. Y., 1990. А. А. Жаров.
|
