Релаксационный принцип управления свойствами систем на физико-химической стадии получения материалов

№3-1,

физико-математические науки

Необходим возврат к феноменологическому подходу на более высоком уровне обеспечения методами исследования конденсированных систем. Со времени спектрального анализа Р.В. Бунзена их количество увеличилось до 50 (150 разновидностей – например, метод мессбауэровской спектроскопии разветвляется на 6 разновидностей с разными информационными возможностями). Опираясь на этот современный научный арсенал, только и возможно обеспечить новый феноменологический подход к исследованию иерархически сложных многокомпонентных многофазных физико-химических систем. Невольно придется возвращаться к «принципам, правилам, тенденциям» – понятиям не формальным, но путеводным. Кстати, один из основных методологических научных принципов экономии мышления известный с XIV века как «бритва Оккама» нарушается сплошь и рядом при введении новых терминов.

Похожие материалы

...формульно-расчетный подход не может привести к познанию Природы.
В настоящее время мы видим, что основную роль стали играть описательные науки.

И. Пригожин

К такому же выводу пришел и автор, занимавшийся изучением многокомпонентных надмолекулярных систем в течение более 30 лет. Каков же выход? Необходим возврат к феноменологическому подходу на более высоком уровне обеспечения методами исследования конденсированных систем. Со времени спектрального анализа Р.В. Бунзена их количество увеличилось до 50 (150 разновидностей – например, метод мессбауэровской спектроскопии разветвляется на 6 разновидностей с разными информационными возможностями). Опираясь на этот современный научный арсенал, только и возможно обеспечить новый феноменологический подход к исследованию иерархически сложных многокомпонентных многофазных физико-химических систем. Невольно придется возвращаться к «принципам, правилам, тенденциям» – понятиям не формальным, но путеводным. Кстати, один из основных методологических научных принципов экономии мышления известный с XIV века как «бритва Оккама» нарушается сплошь и рядом при введении новых терминов.

Итак, принципы. Термин, естественно, латинский – от principium (начало, основание). Первоначальное значение – воины одного из четырех видов римской пехоты (principes), а не правофланговый как пишут некоторые авторы. Принципы набирались из людей, которые после триариев были наиболее опытными в военном деле.

Согласно наиболее удачному определению, материаловедение – это наука о принципах создания материалов с заданными свойствами. Материалы получаются в пространственной системе «физическое воздействие – исходное вещество (прекурсор) – релаксационные физико-химические процессы преобразования прекурсоров – требуемый материал». Обычно управление процессом создания материалов заключается в изменении параметров физического воздействия и состава прекурсоров. Параметры воздействия ограничиваются методом воздействия.

В литературе обсуждаются следующие принципы и основы разработки материалов. Физико-химические, технологические (термомеханические, конструкционные), экономические, организационные, экологические, информационные (банки данных, экспертные системы, нейросети) и т.п. Эти принципы касаются ряда функциональных материалов: электрографических и фототермопластичных, трансформаторных, волоконно-оптических, термоустойчивых, коррозионно-стойких, строительных, для микроэлектроники, для неразрушающего контроля, композитов, сорбентов, катализаторов и т.д.

В последнее время в качестве прекурсоров часто используются многоэлементные и многофазные исходные вещества (получение высокотемпературных сверхпроводников, прямая переработка минерального сырья и т.д.). Изменение их состава путем перебора – многопараметрическая задача, требующая больших материальных и временных затрат.

Релаксационные эффекты в самоорганизующейся неравновесной конденсированной системе можно и нужно использовать для управления выходом химических форм и фаз, а, следовательно, и свойствами получающихся материалов. Но для этого необходимы точные сведения (или адекватные модели) о механизмах релаксационных процессов в конденсированных системах на физико-химической стадии получения материалов. Их можно получить только при использовании неразрушающих методов фазово-элементного исследования (лучше в режиме in situ – реального времени).

В докладе приводятся примеры из различных областей естествознания (радиохимия, физикохимия покрытий и моющих средств, геохимические системы, петрургия, керамика и т.д.).

Автором предлагается релаксационный принцип управления свойствами сложных физико-химических систем можно сформулировать таким образом. Если времена релаксации системы много больше длительности воздействия (tрелаксации >> tвоздействия), то можно управлять свойствами системы (выход химических форм и фаз, устойчивость), используя сведения о механизмах релаксации в неравновесных системах (для конденсированного вещества на физико-химической стадии релаксационных процессов, в том числе и в процессе эксплуатации).

Остановимся на общенаучном значении релаксационного принципа.

 Релаксационный принцип 

Таким образом, принцип, сформулированный автором на основе радиохимических исследований, работает в ядерной физике, биологии, социологии, филологии, геологии. Вдумчивый читатель, надеюсь, дополнит этот краткий перечень примеров реализации релаксационного принципа в различных естественных и гуманитарных областях науки.

  1. Пригожин И, Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур (Послесловие). М.: Мир, 2002. С. 441.
  2. Аблесимов Н.Е. Релаксационные эффекты и фазообразование в неравновесных конденсированных системах. Автореф. дисс. на соиск. степени докт. хим. наук Новосибирск: 2000. 38 с. Бондаревский С.И., Аблесимов Н.Е. Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Самооблучение в результате радиоактивного распада. Владивосток: Дальнаука, 2002. 232 с.