Перестроение границы раздела фаз при реализации высокоэнергетических химических, электрохимических реакций и влияние перестроения на характеристики покрытий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Показано, что высокоэнергетическое воздействие на границу раздела фаз методом импульсного микроплазменного оксидирования с трапециевидной формой импульса приводит к локализации в приэлектродном слое энергии высокой плотности, бифуркации потока электролита, перестроению границы раздела фаз и фрагментации пограничного гидродинамического слоя. Определены и смоделированы процессы перестроения границы раздела фаз и фрагментации пограничного слоя, влияющие на строение пористых оксидных покрытий. Показано, что фрагментация приводит к появлению кольцевых структур, далее перестраивающихся в более сложные и крупные структуры, внутри которых остаются поры малого диаметра, формируется пористое оксидное покрытие. Выявлены различия элементного состава в центре и на границе фрагмента пограничного слоя, обусловленные разной скоростью электрохимических реакций в разных частях фрагмента.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Мамаев

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Томский государственный университет” (НИ ТГУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: aim1953@yandex.ru
Россия, пр. Ленина, 36, Томская обл., Томск, 634050

В. А. Мамаева

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Томский государственный университет” (НИ ТГУ)

Email: aim1953@yandex.ru
Россия, пр. Ленина, 36, Томская обл., Томск, 634050

Ю. Н. Беспалова

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Томский государственный университет” (НИ ТГУ)

Email: aim1953@yandex.ru
Россия, пр. Ленина, 36, Томская обл., Томск, 634050

Список литературы

  1. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия, Колос С, 2006. 642 с.
  2. Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967. 856 с.
  3. Водянкина О.В. // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. № 2. С. 42.
  4. Марков Г.А., Терлеева Г.А., Шулепко Е.К. Тр. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. 1985. Т. 185. С. 54.
  5. Гордиенко П.С., Руднев В.С. Электрохимическое формирование покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя. Владивосток: Дальнаука, 1999. 233 с.
  6. Мамаев А.И., Мамаева В.А. Сильнотоковые процессы в растворах электролитов. Томск: Изд-во СО РАН, 2005. 254 с.
  7. Мамаев А.И., Мамаева В.А., Бориков В.Н. и др. Формирование наноструктурных неметаллических неорганических покрытий путем локализации высокоэнергетических потоков на границе раздела фаз. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. 360 с.
  8. Мамаев А.И., Мамаева В.А., Беспалова Ю.Н., Баранов П.Ф. // Приборы и техника эксперимента. 2023. № 2. С. 87.
  9. Мамаев А.И., Мамаева В.А., Беспалова Ю.Н. // Журн. технич. физики. 2022. Т. 92. № 9. С. 1440.
  10. Rayleigh L. // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1916. V. 32. № 192. Р. 529.
  11. Bénard H. // Rev. Gen. Sci. Pures Appl. 1900. № 11. P. 1261.
  12. Bénard H. // Journal de Physique. Théorique et Appliquée. 1901. № 10, P. 254.
  13. Silveston P.L. // Forsch. Ing. Wes. 1958. V. 24. № 29. P. 59.
  14. Паточкина О.Л., Казаринов Ю.Г., Ткаченко В.И. // Журн. технич. физики. 2016. Т. 86. № 11. С. 23.
  15. Делахей П. Новые приборы и методы в электрохимии. М.: Изд-во иностр. лит., 1957. 510 с.
  16. Делахей П. Двойной слой и кинетика электродных процессов. М.: Мир, 1967. 351 с.
  17. Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974. 552 с.
  18. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972. 392 с.
  19. Гетлинг А.В. Конвекция Рэлея – Бенара. Структуры и динамика. М.: Эдиториал УРСС, 1999. 248 с.
  20. Мамаев А.И., Мамаева В.А., Коленчин Н.Ф. и др. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2015. Т. 58. № 12. С. 46.
  21. Комптон Р.Г., Бэнкс К.Е. Постигая вольтамперометрию. Томск: Изд-во ТПУ, 2015. 509 с.
  22. Compton R.G., Laborda E., Ward K.R. Understanding Voltammetry: Simulation of electrode processes. London: Imperial College Press, 2014. 324 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость плотности энергии, локализованной в пограничном слое, от расстояния до поверхности электрода и от длительности импульса при: ȥ = 1, Dₑ = 10⁻⁵ см²/с, λ = 100 см×см²/моль.

Скачать (375KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема строения границы раздела фаз с образованием шестигранника: 0, А – места набегания потока электролита, А–А – часть изменяющейся поверхности электрода, Б–Б – плоскость, на которой выделяется или локализуется тепловая энергия (реализуются химические или электрохимические реакции), С–С – граница пограничного слоя Прандтля, D–D – направление восходящего потока, F–F – направление нисходящего потока, a₁ – ширина восходящего потока, a₂ – ширина нисходящего потока, Q – теплота, С₂ – радиус фрагмента: (а) вид сбоку, (б) вид сверху.

Скачать (222KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость средней толщины микроплазменного пространства от эффективного коэффициента диффузии и длительности импульса.

Скачать (332KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Начальные стадии образования кольцевых структур в покрытии, полученном при: (а) t = 60 с, (б) t = 180 с.

Скачать (475KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты анализа состава покрытия в центре фрагмента в покрытии, полученного при U = 400 В, τ = 50 мкс, t = 60 с.

Скачать (263KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Результаты анализа состава покрытия на границе фрагмента в покрытии, полученного при U = 400 В, τ = 50 мкс, t = 60 с.

Скачать (294KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Выстраивание кольцевых структур в кольцевой порядок в покрытии, полученном при U = 500 В, τ = 100 мкс, t = 240 с.

Скачать (414KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Пора в покрытии, полученном при U = 500 В, τ = 100 мкс, t = 300 с.

Скачать (100KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимость среднего диаметра пор покрытия от: (а) толщины микроплазменного пространства (при U = 400 В); (б)  напряжения (при τ = 450 мкс).

Скачать (129KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Структура покрытий, полученных: (а) на вращающемся электроде; (б) на плоском электроде.

Скачать (560KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024