Анизотропия графита

[pauk]

В 19.10.2024 в 19:27, капелька яда сказал:

Батавские слёзки также болонские склянки, капли принца Руперта (англ. Prince Rupert's drops) — застывшие капли закалённого стекла, обладающие чрезвычайно высокими внутренними механическими напряжениями

Скорее всего, подобные стеклянные капли были известны стеклодувам с незапамятных времён, однако внимание учёных они привлекли в середине XVII века^[4]. Появились они в Европе (по разным источникам, в Голландии, Дании или Германии). В Англию их привёз принц Руперт Пфальцский. Технология изготовления «слёзок» держалась в секрете, но на поверку оказалась очень простой.

Если капнуть расплавленным стеклом в холодную воду и стекло после этого не лопнет, а начнёт застывать^[5], получается капля в форме головастика, с длинным изогнутым «хвостом». При этом «голова» капли обладает исключительной прочностью, по ней можно бить металлическим молотком в полную силу, и в зависимости от объёма она выдерживает усилие гидравлического пресса до 30 тонн, оставляя вмятину на стали.

Но стоит надломить или просто задеть «хвост» капли, она мгновенно разлетается на мелкие осколки^[2] по направлению от «хвоста» к «голове». По этой причине надламывание желательно проводить под слоем жидкости и инструментом типа щипцов, так как при этом опыте помимо опасности от самого стекла происходит гидроудар из-за очень резкого расширения поля осколков.

Когда капля стекла, расплавленного при температуре 400—600 °C, попадает в воду, её внешний слой охлаждается так быстро, что структура стекла не успевает перестроиться, и соответствующее изменение (уменьшение) объёма мало́. С другой стороны, сердцевина капли остывает медленно, и потому структура стекла сердцевины изменяется в гораздо большей степени, чем у стекла в наружном слое. Однако объём сердцевины не может измениться соответственно изменению структуры, поскольку такому изменению объёма препятствует внешний слой. В результате сердцевина оказывается растянута, а внешний слой — сжат. Иначе говоря, во внутренней части остывшей капли действуют механические напряжения растяжения, а во внешней части — напряжения сжатия Сжатая оболочка очень прочна (так же устроены, например, донышки аэрозольных баллонов или бетонные тоннели метро), но если оболочку разрушить, все напряжения высвобождаются, и капля взрывается.

 

Помнится, в Науке и Жизни за 60-70 годы было описание этого опыта. Но там вроде как брали минеральное масло. И пламя получали вдуванием тонкой струи воздуха в свечку. Соответственно, слёзки получались мелкие с короткими хвостиками. Но эффект давали.

[podlyinarod]

В 19.10.2024 в 17:27, капелька яда сказал:

Сжатая оболочка очень прочна

Всё проще: механика разрушения хрупких сред в основном заключается в появлении и расширении трещин. Трещины растут тем быстрее, чем они больше (есть такое понятие "критерий Гриффитса" - при росте размера трещины напряжение, требуемое для слома изделия по ней, пропорционально падает). Дефектов на стекле почти всегда множество, стекло легко царапается просто пылью в обращении, и под микроскопом это видно - микротрещины уже готовы.

 

Закаленное стекло делается почти так же, как батавские слезки: изделие греется выше температуры стеклования (потому-то закаленное стекло никогда не бывает "совсем ровным"), и резкое охлаждение поверхности струями воздуха ниже температуры стеклования и далее до почти комнатной (градусов 200) фиксирует размер, а потом охлаждаются ниже Т стеклования внутренние слои и, натурально, после этого хотят сжаться в соответствии с температурным коэффициентом линейного расширения, но этому препятствуют уже остывшие наружные, в итоге наружные слои сжаты, а внутренние растянуты (они "нагружены друг на друга"). При приложении нагрузки, вплоть до предельной, напряжения сжатия у поверхности не возникает, а значит, нет возникновения трещин. А без трещин стекло действительно весьма прочно (теоретические "идеальные" прочности твёрдых тел вообще фантастичны).

Но стоит лишь чуть поцарапать закаленное стекло, добравшись до растянутых слоёв - как в растянутой середине начнёт неудержимо распространяться сетка трещин, фрагментируя стекло на аккуратные кубики, что не сильно опасно, но неприятно.

Изменено 20 Октября, 2024 в 19:11 пользователем podlyinarod

[капелька яда]

В 20.10.2024 в 22:08, podlyinarod сказал:

Трещины растут тем быстрее, чем они больше (есть такое понятие "критерий Гриффитса" - при росте размера трещины напряжение, требуемое для слома изделия по ней, пропорционально падает).

С критериями Гриффится ежику понятно.

С ним не танцует вальс Ван_Дер-Ваальс.😁

В 20.10.2024 в 22:08, podlyinarod сказал:

А без трещин стекло действительно весьма прочно (теоретические "идеальные" прочности твёрдых тел вообще фантастичны).

Но стоит лишь чуть поцарапать закаленное стекло, добравшись до растянутых слоёв - как в растянутой середине начнёт неудержимо

Значит никаких мистических форм ?

всему есть физические и математические обьяснение..😪

 

[Arkadiy]

В 17.10.2024 в 07:56, dmr сказал:

То есть нету общих электронных пар между слоями В смысле между углеродами разных слоёв?

Между слоями графита можно загнать атомы и даже  молекулы,  Это называется соединения внедрения -клатраты.

Один слой графита - это ГРАФЕН

[podlyinarod]

В 20.10.2024 в 22:48, капелька яда сказал:

С ним не танцует вальс Ван_Дер-Ваальс

Ему яйца мешают. Он их поколет об ежика.

 

В 20.10.2024 в 22:48, капелька яда сказал:

Значит никаких мистических форм ?

всему есть физические и математические обьяснение..

Не всему. Например, возникновению Вселенной такого объяснения нет. И боюсь, и не будет.

[капелька яда]

В 21.10.2024 в 01:27, podlyinarod сказал:

возникновению Вселенной такого объяснения нет. И боюсь, и не будет.

да. вы правы.

Теория великого БадаБумма.

Еще эти  Таносы. С 6-ю камнями вечности.

5-й элемент

назад в будущее..😍

[бродяга_]

В 21.10.2024 в 00:45, Arkadiy сказал:

Между слоями графита можно загнать атомы и даже  молекулы, 

Виктор Петрик в этом преуспел.

В 21.10.2024 в 00:45, Arkadiy сказал:

Один слой графита - это ГРАФЕН

закатанный в трубочку нанотрубки. закрученный в улитку астролены, они же в просторечии бублики...

[dmr]

В 21.10.2024 в 02:45, Arkadiy сказал:

Между слоями графита можно загнать атомы и даже  молекулы

Цитата

Диаметр молекул (нм) 

Азот (N2) 0.32

Диоксид углерода (CO2) 0.33

Диоксид серы (SO2) 0.34

Хлор (Cl2)

Цитата

Кристаллической решетке графита присуща ярко выраженная слоистая структура, расстояние между слоями 0,335 нм.

 

Получается между слоями графита можно загнать азот углекислый газ если поднатужиться даже диоксид серы?

Метан чуть-чуть больше метан загнать не получается

[almalino]

В 23.10.2024 в 14:22, dmr сказал:

  Цитата

Диаметр молекул (нм) 

Азот (N2) 0.32

Диоксид углерода (CO2) 0.33

Диоксид серы (SO2) 0.34

Хлор (Cl2)

Ну, это же максимальный размер частиц. А если учесть, что молекулы перечисленных веществ линейные или плоские, то их (и многих прочих подобных) минимальные размеры гораздо меньше. Где-то порядка размера максимального атома в соединении. Ташта, по крайней мере теоретически, засунуть их между слоями графита вполне возможно.

[cty]

https://en.wikipedia.org/wiki/Intercalation_(chemistry)

https://unichimtek.ru/about/?block=a_achievements

Изменено 23 Октября, 2024 в 18:45 пользователем cty