Перспективы выявления и освоения месторождений газа, конденсата и нефти на шельфе морей России (Сборник научных трудов), страница 55

Как следует из вышеизложенного, для того, чтобы получить за­метно перегретый кусочек кристалла нужно максимально подавить механизм поверхностного плавления и в какой-то мере попытаться уменьшить возможности зародышеобразования жидкой фазы в объе­ме кристалла (по крайней мере речь идет о механизме - аналоге гете­рогенного зародышеобразования).

Наиболее простой вариант элиминации (предотвращения) меха­низма поверхностного плавления кристалла - поместить кристалл в матрицу другого материала. Именно таким путем в 80-тые годы были получены значительные перегревы легкоплавких металлов, например, легкоплавкого металла индия, заключенного в алюминиевую матрицу (Сака et. al., 1988). Эффект перегрева твердого тела фиксировался также при численном моделировании кристаллов с поверхностным покрытием.

На наш взгляд еще более перспективный путь к перегреву кри­сталла на длительное время (часы, сутки, а иногда и на неопределен­но долгое время) и на весьма значителыгую величину (десятки и сотни градусов Цельсия) состоит в проведении химической реакции на поверхности кристалла с образованием стабильной твердой фа­зы, покрывающей кристалл как бы защитной оболочкой. Назовем та­кой способ перегрева методом консервации кристалла, предох­раняющего его от поверхностного плавления. Этот метод можно да­же назвать методом принудительной консервации в отличии от из­вестного эффекта "самоконсервации" газового гидрата метана (см. обсуждение ниже).

Вначале рассмотрим два простых возможных варианта в абст­рактной (общей) форме.

1.  Пусть имеется кристалл А и жидкость Б, причем кристалл А
может реагировать с жидкостью Б с образованием твердого соеди­
нения АБ, а температура плавления (и/или разложения) АБ сущест­
венно выше, чем температура плавления кристалла А. При помеще­
нии кристалла А в жидкость Б, с поверхности образуется слой сое­
динения АБ. Далее при нагреве всей системы выше обычной темпера­
туры плавления кристалла А в благоприятных случаях его поверхно­
стного плавления не произойдет (поверхность кристалла А защищена
слоем соединения АБ) и, таким образом, можно надеяться его пере­
греть, причем значительно и на длительное время.

2.  Кристалл А помещается в газовую фазу Б, а на поверхности

134

кристалла образуется соединение АБ. Далее все аналогично, разница только в том, что газ создает внешнее давление, вообще говоря влия­ющее на температуру плавления кристалла.

Па наш взгляд, наиболее реально иметь дело либо с твердым раствором АБ, либо с нестехиометрическим соединением АБ, для то­го чтобы химическое соединение АБ могло до некоторой степени поглощать (впитывать, абсорбировать) жидкость А. Здесь имеется ввиду, что если между АБ и кристаллом А вдруг "спонтанно" заро­дится жидкая фаза А, то соединение АБ должно иметь определенный потенциал немного "впитать" эту расплавленную жидкую фазу. Это создает дополнительный энергетический барьер для реализации воз­можности поверхностного плавления кристалла. Таким образом, в об­суждаемом способе не ставится задача полностью и окончательно по­давить эффект поверхностного плавления кристалла, но ставится за­дача управляемо подавлять этот процесс в определенной степени, т.е. создать конечный барьер на пути механизма поверхностного плавления, что собственно и 1гужно, чтобы перегретый кристалл мак­роскопического размера можно было бы рассматривать как мета-стабильное (и внутренне равновесное) состояние.