Теплофизика высоких температур, 2023, T. 61, № 5, стр. 685-692
Электросопротивление жидкого углерода (до 9000 К) и жидкого гадолиния (до 6000 К) при повышенном давлении и высоких температурах
С. В. Онуфриев 1, *, А. И. Савватимский 1, 2, **
1 Объединенный институт высоких температур, ОИВТ РАН
Москва, Россия
2 Физический институт им. П.Н. Лебедева (ФИАН)
Москва, Россия
* E-mail: s-onufriev@yandex.ru
** E-mail: savvatimskiy.alexander@gmail.com
Поступила в редакцию 06.06.2023
После доработки 16.09.2023
Принята к публикации 03.10.2023
Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.
Аннотация
Выполнены эксперименты по быстрому нагреву импульсом электрического тока пластинок анизотропного графита и фольги гадолиния, зажатых одинаковым образом: между двух толстостенных пластин стекла ТФ-5 (тяжелый флинт). При этом в обоих случаях стеклянные ячейки предварительно сжимались струбциной для создания некоторого исходного давления. Во время прохождения импульса тока (5 мкс) оценивалось давление в образцах; оно увеличивалось за счет теплового расширения при ограничении стеклянными пластинами. Электросопротивление жидкого углерода при малых давлениях (до 1 кбар) растет с ростом температуры, как и у большинства проводников. При ограничении расширения (растущее давление) электросопротивление жидкого углерода становится константой, не зависящей от роста температуры и давления (вплоть до 9000 К). В отличие от углерода электросопротивление жидкого гадолиния при повышенном давлении (порядка 1 кбар) практически не менялось (~260 мкмОм см) и оставалось примерно постоянным, как и при меньших давлениях (~0.3 кбар), при высоких температурах, вплоть до 6000 К.
Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.
Список литературы
Bundy F.P. Direct Conversion of Graphite to Diamond in Static Pressure Apparatus // J. Chem. Phys. 1963. V. 38. № 3. P. 631.
Bundy F.P. Melting of Graphite at Very High Pressure // J. Chem. Phys. 1963. V. 38. № 3. P. 618.
Togaya M. New Kinds of Phase Transitions: Transformations in Disordered Substances. Ed. by Brazhkin V.V. Kluwer Acad. Publ., 2002. 255 p.
Togaya M. Electrical Property Changes of Liquid Carbon Under High Pressures // J. Phys.: Conf. Ser. 2010. V. 215. 012081.
Лебедев С.В., Савватимский А.И. Электросопротивление графита в широкой области конденсированного состояния // ТВТ. 1986. Т. 24. № 5. С. 892.
Вервикишко П.С., Шейндлин М.А. Изучение процессов кристаллизации и конденсации углерода при давлениях свыше 200 бар // 5-я Международная конференция “Лазерные, плазменные исследования и технологии”, ЛАПЛАЗ-2019. Сб. научных трудов. Ч. 1. М.: НИЯУ “МИФИ”, 2019. С. 75.
Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Удельное электросопротивление жидкого углерода // ТВТ. 1998. Т. 36. № 5. С. 725.
Savvatimskiy A.I., Onufriev S.V. Measurement of the Specific Heat CV and Resistance of Liquid Carbon Close to Isochoric Condition // Carbon. 2018. V. 135. P. 260.
Коробенко В.Н. Экспериментальное исследование свойств жидких металлов и углерода при высоких температурах. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: ОИВТ РАН, 2001.
Kondratyev A.M., Korobenko V.N., Rakhel A.D. Experimental Study of Liquid Carbon // J. Phys.: Condens. Matter. 2016. V. 28. 265501.
Савватимский А.И., Онуфриев С.В. Исследование физических свойств углерода при высоких температурах (по материалам экспериментальных работ) // УФН. 2020. Т. 190. № 10. С. 1085.
Савватимский А.И. Плавление графита и свойства жидкого углерода. М.: Физматкнига, 2014. 257 с.
Savvatimskiy A.I. Carbon at High Temperatures. Springer Series in Material Science. Springer Cham, 2015. V. 134. 246 p.
Станкус C.В., Басин А.С., Ревенко М.А. Экспериментальное исследование плотности и теплового расширения гадолиния в интервале температур 293–1850 К // ТВТ. 1981. Т. 19. № 2. С. 293.
Алуф А.А., Семянников А.А., Яценко С.П. Электросопротивление гадолиния, диспрозия, гольмия при высоких температурах // ТВТ. 1983. Т. 21. № 4. С. 800.
Акашев Л.А., Попов Н.А., Шевченко В.Г. Оптические свойства гадолиния в конденсированном состоянии // ТВТ. 2019. Т. 57. № 1. С. 55.
Савватимский А.И., Онуфриев С.В., Вальяно Г.Е., Киреева А.Н., Патрикеев Ю.Б. Электрическое сопротивление жидкого гадолиния (с содержанием углерода 29 ат. %) для температур 2000–4250 К // ТВТ. 2020. Т. 58. № 1. С. 148.
Savvatimskiy A., Onufriev S., Kondratyev A. Capabilities of Pulse Current Heating to Study the Properties of Graphite at Elevated Pressures and at High Temperatures (up to 5000 K) // Carbon. 2016. V. 98. P. 534.
Савватимский А.И., Коробенко В.Н. Высокотемпературные свойства металлов атомной энергетики (цирконий, гафний и железо при плавлении и в жидком состоянии). М.: Издат. дом МЭИ, 2012. 216 с.
Савватимский А.И., Онуфриев С.В. Метод и техника исследования высокотемпературных свойств проводящих материалов в интересах ядерной энергетики // Ядерная физика и инжиниринг. 2015. Т. 6. № 11–12. С. 622.
Лебедев С.В., Савватимский А.И. Металлы в процессе быстрого нагревания электрическим током большой плотности // УФН. 1984. Т. 144. № 2. С. 215.
Korobenko V.N., Rakhel A.D. Technique for Measuring Thermophysical Properties of Refractory Metals at Supercritical Temperature // Int. J. Thermophysics. 1999. V. 20. № 4. P. 1257.
Физические величины. Спр. / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
Onufriev S.V., Savvatimskiy A.I., Muboyadzhyan S.A. Investigation of Physical Properties of 0.9ZrN + 0.1ZrO2 Ceramics at 2000–4500 K by Current Pulse Heating // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. 125554.
Джексон Дж. Классическая электродинамика. Пер. с англ. Г.В. Воскресенского, Л.С. Соловьёва. М.: Мир, 1965.
Фатеева Н.С., Верещагин Л.Ф., Колотыгин В.С. Оптический метод определения температуры плавления графита в зависимости от давления от 40 000 атм // Докл. АН СССР. 1963. Т. 152. № 2. С. 317.
Gokcen N.A., Chang E.T., Poston T.M., Spencer D.I. Determination of Graphite–Liquid–Vapor Triple Point by Laser Heating // High Temperature Sci. 1976. V. 8. P. 81.
Gubar F., Kikoin I. The Temperature Dependence of the Resistance of Liquid Metals at Constant Volume // J. Phys. USSR. 1945. V. 9. № 1. P. 52. Цит. по: Кикоин И.К. Физика и судьба. М.: Наука, 2008. С. 227.
Bradley C.C. The Resistivity and Thermoelectric Power of Liquid Gallium and Mercury at Constant Volume // Phil. Mag. 1963. V. 8. № 93. P. 1535.
Соловьев А.Н. О зависимости электрического сопротивления жидких металлов от удельного объема // ТВТ. 1963. Т. 1. № 1. С. 45.
Банчила С.Н., Филиппов Л.П. Изучение электропроводности жидких металлов // ТВТ. 1973. Т. 11. № 6. С. 1301.
Филиппов Л.П. Методы расчета и прогнозирования свойств веществ. М.: Изд-во МГУ, 1988. 252 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Теплофизика высоких температур