Ионно-кластерная проводимость и электрилизация жидких слабопроводящих сред в электрическом поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Министерство обра:ювянил а науки республики Еомрусь Белорусский государственшЛ университет

УДК 554.93; 541.133 Г1а правах рукописи

Р Г 5 ОД

2 ¡\ ДПР 1~Г Гнчхов

ЮриЯ Михайлович

кош¡0-кластер!iая проеодиюсть я эле1ггригшш жщш ОЛАШПРОЮДР.ЩГл СРЕД в электрическом толе

Автореферат диссертации на сомсканто ученой степени доктора фи з и ко- м а т ьм яти ч с к: I х наук

01.04.04 - физтеская апактроника

Минск 1995

Раоота выполнена на физико-техническом факультете Гродненского государственного университета 1Ш. Я. Купали.

Официальные оппоненты: I. Заслу^етшА деятель народного

образования Республики Беларусь,

доктор физико-иатематических наук, профессор ЛаОуда А. А. (Белорусский 1 'ос уда рс тве I ашй ушговрситот)

2. Зав. лабораторией лазерной глазмодинамики НИИ ГШ им. А. Н.Сьвченко,

доктор физико-иатематических наук. Гончаров В. К. <1Ш ШП уш. А. И.Савченко)

3. Зав. кафедрой экспериментальной физики Курского государственною

технического университета, доктор фйзико-йатематичесиЬс наук, профессор Хаклн А. И.

Вэдуцая органиция: НИ15 шхашсси псковского государственного

университета ии. К. В. Ломоносова

Защита состоится " __г. в часов на

заседании Спещкишг-агрованного совета Д 056.03.09 по присуадению ученой стегшта доктора физико-математических наук при Белорусском государственной университете по адресу:

220080, г.Минск, проспект Скаркнн, 4, Белорусский государственный университет С диссертацией юшз ознатынться в библиотеке Белорусского государственного ушшерситота.

Автореферат разозлан ОЗ года.

УченыЛ секретарь специализированного совета /

доктор фивико-мате^атических наук,_^ / ,„ Апанасовнч В. В.

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ:

Актуальность проблема

Изучите физических процессов проводимости и электризации задасих слаботгроводящих сред в электрическом поле является основным фундаментальным вопросом влвктрогидродинашши. Прохождение в этих средах, относимых к классу диэлектриков, хоть и малого, но конечного електричоского тона сопровождается рядом особенностей, имоющих пирокое применение з технике (явления электрогидродинамкки). Устройства, основанные на явлениях злбктрогядродшамиии конструктивно прости, компактны и обладают неограниченным сроком работы благодаря отсутствию твердых движущихся и трущихся элементов конструкции. Такие устройства в последнее время начали активно применяться в системах тепло- и массообмека в условиях невесомости, в системах етш<слжи устройств автоматики с исполнительными механизмами, перспективны они и в триботехкологии, СЕЧ-технике, адаптивной оптике. Широкая область технического применения ЭГД-явлегой! делает весьма актуальным экспериментальные и теоретические исследования электризующихся, поляризующихся и намагничивающихся сплопшнх сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями. Однако, существующие исследования фрагментарны, касаются липь отдельных тем и не дает единой физической картины рассматриваемых ЭГД-явлений. Их описание ведется либо с устаревшх позиций электрического разряда в газах, либо с позиций омической проводимости без учета процессов ценообразования на электродах. Попытки комплексного подхода страдают недостатком экспериментальных' данных и носят либо обзорный характер, не позволяющий сделать значительных выводов, либо не учитывают мепюлекулярного взаимодействия ионов с окружающими молекулами аидкости, что оставляет непонятыми ряд экспериментальных фактов и не дает необходимого количественного совпадения теории с экспериментом. В большинстве работ не прослежена связь электризации с электрической конвекцией жидкости, не достаточно описаны процессы электронного обмена на границе раздела жидкости с электродами и закономерности появления объемных электрических зарядов в. области контакта "металл-слабопроводящая нидкость".

В то же время известно достаточно большое количество

проваренных физических методов (ИК-спекгросшпии,

ренггено-струкгурного анализа, голографической интерферометрии, СВЧ-аондирования, и т.д.), позволяющих решить перечисленные вопросы в названной тематике. По сути дела,- речь идет об экспериментальном определении и аналитическом описании синэргетических особенностей поведения кидких слабопроводящих сред э электрическом поле с последующим применением полученных закономерностей в технике. Как будет показано в данной работе, синергетические особенности жидких диэлектриков заключаются в кластерном, локально упорядоченном строении кидкой слабопроводяцей среда, реализующемся в электрическом поле за счет ион-дипольного взаимодействия ионизированных, полярных и поляризованных молекул падкости. Для их изучения потребовался комплексный теоретический и экспериментальный подход с привлечена!,; современных бесконтактных методов исследования, позволяющих надежно регистрировать маете изменения параметров среди в электрическом поле.

Исходя из вышеизлокэиного, целью данной работы было комплексное экспериментальное и теоретическое исследование физических процессов понно-кластерной проводимости и электризации слабопроюдящих жидкостей в электрическом поло к выявление роли отих процессов в явлениях електропщродинамики.

Лостивешге указанной цели предполагало решоние следушщк задач:

1. Модернизация известных и разработка новшс методов и аппаратных средств для исследования физических характеристик еплоэных срэд с 6ольешм удельным С0Пр0ТЙВЛЭНЕ8М.

2. Экспериментальное исследование особенностей контакта металлов со слабопроводящими жидкостями.

3. Экспериментальное исследование особенностей химического к молекулярного строения слабопроюдящих жидкостей в электрическом поле.

4. Экспериментальное исследование объемной электризации слабопроводящих жидкостей и ее связи с электрической конвекцией.

5. Аналитическое описание ионно-класторноВ проводимости и электризации гадких слабопроводящих сред в электрическом поле.

Перечисленные задачи решены при следующих условиях:

I. Разработанные метода и аппаратные средства независимы, бесконтактны, позволяет взаимный контроль результатов и фиксируют основные параметры кидкой слаоопроводящей среда во ьсем

пространстве между электродами в реальном времени и с возможностью последующей обработки на ЭВМ.

2. Исследуемые жидкости перекрывают по проводимости весь диапазон существования электрогидродинамических явлений, а контактирующие с ними металлы существенно отличаются по своим эмиссионным свойствам.

3. Изучение физических процессов проведено в широком диапазоне напряжений, охватывавшем все рекимы развитой и неразвитой электрической конвекции.

4. Полученные экспериментальные и теоретические результаты сопоставлены друг с другом и не противоречат общепринятым физическим закономерностям поведения сплошных сред в электрическом поле.

Научная новизна работа заключается в том, что в ней влервне:

И На современном экспериментальном уровне, при помощи нескольких независимых методик исследован контакт металл - кидкиЯ диэлектрик и показало, что проводимость и электризация гадких слабопроводяигих сред в электрическом поле осуществляется зэряненннми, молэкулярно-упорядоченннми микрообластями среда, образующимися за счет ион-дипольного взаимодействия ионизированных, ттолярн;« и поляризованных молекул жидкости.

2. В области контакта выделены плотная (адсорО>грованная на электроде) и рыхлая (диффузная) части с различным характером проводимости и показано, что проводимость плотной части имеет преимущественно ионння и барьерный по напряжению характер, реализуемый за счет электрохимической инжекщш на электродах, а также миграции' и диффузии ионов в электрическом поле; проводимость рыхлойчасти - ионно-кластерный характер, реализуемы?! за счет миграции и диффузии зарядовых кластеров в приэлектродных слоях и межэлектродном промежутке жидкости. Исследованы электрофизические характеристики приэлектродных слоев и их зависимости от напряжения на электродах, состава жидкости и материала электродов (по работе'выхода в вакуум).

3. Исследованы процессы электризации сдабопроводящих жидкостей в области малых и средних (допребойных) значения напряженности электрического поля. В указанных слоях обнаружено три вида неоднородного распределения напряженности электрического поля, отражающих гетеро-. гомо~, и биполярный заряд жидкости у электродов. Исследованы экспериментальные зависимости этого заряда

и поляризации среди от низковольтной проводимости жидкости и материала электрода (по работе выхода в вакуум). Выявлена корреляция этих. зависимостей с кинематическими характеристиками элвктрогидродинамических течений и показана определяющая роль электризации в развитии электрической конвекции жидкости.

4. Произведен расчет параметров зарядовых кластеров и характеристик их переноса в слаоопроБодащих жидкостях. Показано, что нонно-кластарная проводимость и электризация слабопрюьодящих жидкостей полностью описываются основной системой уравнений электрогидродинамики при, учете специфики характеристик переноса зарядовых кластеров, который сводится к учету функциональных зависимостей коэффициента диффузии и коаффициента подвижности носителей заряда от локальной напряненнооти электрического поля в прйзлектрюдон слоях жидкости.

'Защищаемые положения -

1. ' Оригинальнее и модифицированные методы исследования физических процессов, протекающих в области контакта металл -жидкий диэлектрик

2. Результаты экспериментальных исследований ■ синэргетических. особенностей молекулярного, строения слаболроводящих жидкостей в области контакта с электродами, обнаруженные закономерности физических процессов их проводимости и электризации, а также доказательства , существования ионно-кластерного механизма проводимости и электризации нидких сдабопроводящих сред в

;. электрическом поле.

3. Аналитическое- описание . (модель) ионно-кластерной проводимости и электризации слабопроводяцих жидкостей.

Практическая значимость работы

Обнаруженные закономерности проводимости и ълектризации жидких слабопроводящих сред ъ электрическом поле и разработанные' теоретические модели закладывают основу для создания теории усложненных сплошных сред, взаимодействующих с эл^ктр-ичеокими VI

иагаиткнми полям! и дают рецепты усовершенствования те;ш:г-:еских устройств, основания на принципах злектрогидродинамики. Разрзботанине и усоветиенствовзннне методики и аппарат;«© средства измерений могут найти аирокоа применение при решении наупккх п практических задач, связаннпх с физикой коктактшгх процессов в сплошных средах.

Апробация работы

ОсноБние результаты диссертационной работн докладывались на Всесоюзной научной конференции "Физика диэлектриков и новью области их применения" (Караганда, 1978), организованной 'Московским, Ленинградским и Казахским госудэретвегспая! университетами; Пятом Всесоюзном совещании по электрической обработке материалов (Кишинев. 1930). организованной институтом прикладной физики АНРМ; Республиканском научно-практическом се«тэрв "Голография в проулаленкости и научных исследованиях" (Гродно, 1959), организованном Академией наук СССР, Госудзрствзкк;;;.! комитетом т го народному образованию СССР и Г;.олн;псп;и' государств?:;;;:^ усгсверситетом; I и II Всесоюзном "Эябхтрогадродквайика и электрофизика жидких джс.зктркног' (С-З'лкт Петербург 1939. 1991), ортгнигованкоч КЕ1 фкмпш СИГУ. СКТБ "Кмзаг СГГГУ; XV МеждукародноГг ког^еренции по 1фисталлотр?-тя1 (Бордо, Станция 1990); 113 Республиканском сешшзре "Фиг»яка оастропротдоаздях тиэзмэнннх процессов* (Гродно, 1992), II Мкаународаои акпогпуме "Онззчэскяэ принцип;: и кзтода оптической обработки информации" < Гродно, 1993), организованной советом по акустике и оптической обработке гшфорчзюот РАН, Российским научным центром ""нститут пм. И.В. Курчатов* Московским ЖШШерИСМ&ЗППССКИМ институтом и Гроднокскпч государстз&шш УННВЗрсИТвТО!.!; III Международной конференции "Созремэигою проблекн злек^рог^роджзн.чкн и злзктрофизики ггадкжс диэлектриков* (Петрод7орй;. 1994), организованной НИХ механлхя "ос ко вехою госуниглреитотэ, 15111 (¡'изихл Санкт-Петербургского тссунягерсятвта и ЯСТВ "-¡овик" Саккт-Пит&роургского технического университета.

Публикации

Оснохшо результат* работы опублпковаш* з 33 статьях , тезис;« докладов , в трудах конференций и совецан;Гй.

Личный вклад автора

В диссертации изложены результаты работ, выполненных автором' лично и под его руководством вместе с учениками А.В.Есипком, Л. В.Кропочевой, В.Ю.Ступакевичем. Доцент Б.А.Лиопо и преподаватель В-В.Война оказали методическую помощь в постановке эксперимента по рентгено-структуркому анализу, доцент Т. И. Ковалевская - по ИК спектроскопии. Ряд работ выполнялся совместно с ШШ физики Санкт-Петербургского университета (Ю.К.Стиеков, А.А.Остапенко). Вклад автора диссертации в упомянутые визе публикации заключался в опредолетп! направления и постановке конкретной задачи исследования, в разработке методик экспериментов и расчетных моделей, непосредственном участии в выполнении измерений, проведении анз.л:за и обобщение полученных результатов.

Исследовать по теме "были начаты з 1978 года в ЛГУ, основная часть диссертационной работы выполнена на кафедра радиофизики и злоктрсники ■ Гродненского государственного университета им.Я.Купали з Т983-1994 годах в соответствии с плановыми научными исследованиями по темам, входятдим в планы № СССР, ДН БССР, «3 И ССО СССР.

Структура работа

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Полный объем работы составляет 201 страницу, включая €1 рисунок, 5 таблиц и 203 наименования цитируемой литературы.

Содержание диссертации

Во 2В8Д8Я1И сбосксгана цель работа, ее научная иоявзка, ярагстачвдкая значимость и осковшга зацидаемне положения.

Первая глава- содержит краткий обзор работ, посвященный особенностям поведения реальных »гадких ' диэлектриков в электрическом поле. Анализ состояния вопроса локазнва&т, что из-за неполноты научных представлений об олектрофязикв текучих слабопроводацих сред и закономерностях нх поведения в электрическом пола, до си;:, пор кет единого физического толкования процессов проводимости и электризации, лежащих в основе зсех

электрогидродинамических явлений. Недостаток акспертштальных данных и отсутствие их систематизации да позволяют сделать значительных выводов и тормозят развитие тэорчгл. Имеющиеся монографии и обзоры затрагивают л;гль отдельные теми и ке рассматриваю? таких вопросов, как макмолекулярное взаимодействие ионов с окружающими молекулами жидкости, процессы электронного обмена на границе раздела кидкостей с электродами, закономерности появления объемного электрического заряда в призлектродном слое, связь объемной электризации с электрической конвекцией и т.д. В ряде источников рассмотрение ведется с устаревших позиций электрического разряда в газах или без учета электрохимических процессов ионообразования на электродах. На основании анализа литературы по теме показано, что перспектива исследований заключается в экспериментальном изучении и аналитической описании синэргетических особенностей поведения зидких слабопроводящих сред в электрическом поле, что сводится к учету их кластерного, локально-упорядоченного молекурного строения, реализующегося в электрическом поле за счет ыежолекулярного взаимодействия ионизированных, полярных и поляризованных молекул жидкости. Для этого необходим комплексный экспериментально-теоретический подход с привлечением современных бесконтактных методов исследования, позволяющих надежно регистрировать малые изменения параметров жидкой слабопроводящеЯ среды при варьировании ее состава, материала электродов и напряженности электрического поля.

Во второй главе изложены методики и техника проведения экспериментов по:изучению электрофизических характеристик контакта металл-жидкий диэлектрик,, химического и молекулярного строения слабопроБодящих жидкостей у электродов: а такно - объемной -электризации слабопроводящих жидкостей 7! бе связи с электрической конвекцией. Для изучения каждого на перечисленных аспектов предложено по две независимых методики измерений: импульсных вольтамперных характеристик (ВАХ) и сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного зондирования; инфракрасной (ИК) спектроскопии и рентгено-етруктурного анализа; зондоеых измерений потенциала и голографической интерферометрии.

Суть метода импульсных ВАХ сводится к регистрации переходных процессов заряда и разряда емкости кюветы со слаоопроводяяей жидкостью пр;и включении на ее .электродах напряжения прямоугольной Форш. Б диссертации проведан анализ указанных переходных

процессов и показано, что по ктгдерекшо! амплитудам начального тока я напряжения. а тазсхе по характерному времени переходного процесса можно пестро;:?» ьольтамлернуа гарэктагрюстику грзняш раздела вяектрод-слаоопроводлщая жлдхосгь, определять шркну и проводимость адаюрбирозаннах ка электроде слоев жидкости. оценить юнц&нтргщяо :: под^адосет носителей заряда, а также кг«гслкгь хонстантк 5лектро:-:л:ллческнх реедетд зокязашк и нейграллоашп;. кротеишцях в прй&л&стрсдеш слоях азадсоста. Е уманозикамяи! режиме постоянного тог.з метод позволяет построить ВАл мекзлектродного прочехуткс П/ЭП) дадкоотл с одноьр«м*ккоЯ регнстрацнс-Я. 1ч:дтомо:;а!:;;чоокод устойчивости.

В метод* примененное для исследования

дяитедьках процессов, прючекг?:.и;и:с з акорЗироханнах слоя?: в оолает;; средних, допрссоЛнпд зноченкл напря:лснности аяектркчеокого поля {10~ - 10° ?.'М>, х«гт.тр}фуксся распределения нятгрякенноотп злоктр,нчеокого пол:-: ь чзиатетедькой лики;; длй стиячей волны п,^ тредейнтидетрового диапазона. ГТт.-зл заполнена» зкепегущентэльнод

КЮВвТУ СЛаООПГОеОДЛД-Л ХЛДКОСТЬУ Е- СООЯДОЗ сО-ЛКт происходит сдвиг УЗЛОЕ; К КСйОфиЦИОКТа СТОЯЧнй V: ¿;НЧ. Прс ВКЛЖЧеНИЦ

постоянного нопр^некчя на электродах кювета р^ик-п-ппоскость: образуется слой повышенной проводимости. кст-лид сисцаег уз^л СТОЛЧ5Й ВОЛ ПК НЯ некоторую ДСПОЛННТеЛгНуй ВеЛЛЧИНу. ПО КОТОТОЙ

мокко определить ср<едк?:« толокну слоя, его двзлектричвгку» проницаемост;. и проводимость.

Оба метода взаимно согласованы и дополняет друг друга, по диапазону иеследуешх напряжения и времени р&гистрацик п&рехояякх процессов.

Методы Ж-спектроскопия и рентгбно--стр>уктурного анализа являются стандартными и описана в диссертации лишь с точки зрения их пр&м&н&ния для исследования особенностей химического к молекулярного строения слабопроводящих жидкостей у электродов.

Спектры шфракрасного погжйцйкия елабопрокишдах жидкостей получены на спектрофотометре ЗРЕСОРИ 75 I? в диапазон и волновых чисел от 400 до 4000 См~\ Дна записи спектров ксподдеоззлись специальные кювета, окошкд которых были изготовлены из прозрачтгх для КК-лучбА материалов, явшдасся проводниками тк> отнодовго к исследуемым жидкостям и использующимся одагфрет:енкс> в качеств

- э -

алэкгродот!. D огз;те шагазируется янтоисяшосзь и яохохенио кохос поглощения при мзмэаз1п:я концек-хгйции пркмэои к наложения электрического поля на улсл&дуещ'О с-глбопроетдяцу» дикость, поило чего делается визод о калхчня (;шг отсутствии) химических связей и ассоцматов молекул примесг. м основной жидкости.

Рентгено-структурный анализ елаСспроводяг.их жидкостей шполнен на рен?ге!гозг,лгс>« дяфрахтомбтре общего иззначекня Дрон 2,0 в спэцкалыю нзгозоззгекиой ксве-та. Е опыте регистрируется интенсивность рассеянного роятгенозского излучения, падащогс яод различными углаие на зтередшко стенку кювет», хшюлнвнну» из тонкой (0.01 мм) металлической фольги, позволяющей рентгеновскому лучу частично проникнуть з лрпзлйкгродкыХ слой дать информацию о его молекулярном строении. На рентгенограммах ясслэдуо^нх сляботтроводящих жидкостей в эvon опыте наблюдается характерное тало в области углов рассентая 15°- Другие. модуляции фона клп селективные рефяёхси на рентгенограммах отсутствуют. В диссертации показано, что но памжмпго максимума гало и его тюдуаирипо мсмно судить о размерах областей локального упорядочения кидк<. ■ тей и среднэм меммоле-кулариох расстоянии з атия областях. Подом!! анализ,, при атом, дополняется расчетом функций рэдяалькоге распределения'

атомной плотности,

Ди-'феречциаяькый оондовкй метод измерения распределения потенциала специально разработан для исследования елабопроводащах жидкостей п сводится к иослэдоватэльной регистрации стационарного распределения г.отекциалз ъ елабопроводящ&Д зтедхости мехду двумя плоскими параллельными электродами. Б диссертации показано, '-¡то хетод позволяет производить измерения локальных значений потенциала в слзбопроЕодяших жидкостях с проводимостью <5олео IG-14 См/м с точность» 3 мкм по координате s 0,1 3 по потенциалу. По измеренным распределениям потенциала далее производится расчет распределений напр." х&ннооти злемрт&ского тюля, объемного заряда и кудоковсиих икл, долетвугадих в яриглзхтродшяс слоях вдхостя.

ДуйлкрукнДО метод гологрзфп неской и; ¡теуФетомэт, -ш отличается от стандартного применением непрерывкой видеозаписи ;i't;Ter4'ep:>rj«2Mh. в реальном гремени п *&зшзшостъг> поадэ.щ»а>0й oufcooTKu па г-ем.

В мотоко регистрируются ^¡ффарс-.вдьальдае изменения показателя преломления хвдкоети пут-м еряЕДОяия ее ^змуцанного' {с. вла&м) и неэозмущецного (без толя) состояний, чте позволяет в лальнейкем

определять локальные значения напряженности электрического поля и ' объемного заряда. Одновременно с этим в режиме полутени моиио регистрировать самодвижение жидкости. ■ , - В . ; конце второй главы описаны принцип выбора, рецепт ,приготовления и характеристики исследуемых слабопроводящих

.жкдк0ст8й.

В. третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований проводимости, -электризации и молекулярного строения ' слабопроводящих яидкостей в электрическом поле.

Исследования электрофизических характеристик слабопроводящих жидкостей. в области контакта с электродами, проведенные методом импульсных ВАХ при малых (до I04 В/м) и средних (104 - Ю6 В/м) .'значениях напряженности электрического поля при варьировании ! прЬводимостк жидкости (от 10~,г до I0"a См/м) и материала электродов (от Гп до Сг), показали, что на поверхности электродов, ' сразу tie вслед за" мономолекулярными двойными электрическими слоями» формирующимися за время электронной поляризация молекул • жидкости, в течении 300-200 микросекунд после включения напряжения на электродах образуются узкие (до 0,02 мм) адсорбированные слои, обладающие повышенной проводимостью (10~7См/м) и диэлектрической проницаемостью (на 30-4055) жидкости. Подвижность носителей заряда в указанных слоях по своей величине соответствует преимущественно . ионной проводимости слоя. В то же время подвижность носителей заряда в мекэлэктродном промежутке существенно (2-3- порядка) меньше подвижности свободных ионов, что говорит о их кластерном строении и об ионно-кластерной проводимости основной части жидкости.

Граница раздела «еталл-слабопроводящая жидкость, образованная двойным электрическим и адсорбированным слоями, имеет вольтамперкую характеристику, подчиняющуюся закону Ома. Отличия проявляются лишь при уменьшении напряжения до некоторого критического значения С 5-10 mV), кике которого ток через границу раздела резко (по экспоненте) уменьшается и становится ниже порога чувствительности установки, (в диссертации этот эффект объяснен закономерностями электрохимической иняекаии с поверхности ■ электрода). Величина критического напряжения не зависит от проводимости жидкости и определяется лишь полярностью и , материалом электрода. ': '

•• В слое у анода критическое наггряизняе остается псстоя.ч!«а1 для всех псслэдогашшх материалов едоктрсдоз, а в слое у катода в стой зависимости наблюдается минимум при 4.2 оВ <А.1), ссетв'ЭтстзукднП наиболее легкому переходу электрона из материала элоктродз » углеводороднуа органику. Поляршо, особенности здесь объясняются тем, что kg катоде в результате реакций восстановления наблюдается контакт кидкостк с . чистыми '/оталдамя. а на анодо з результате реакций • окисления - с их oxcivsm-м пленками. После окончания переходник процессов в яидвостк устанавливается стацкоиаршз режим когшой кластерной прогодаюс'хи, которцй исследуется э диссертации в режиме постоянного тока. Соответствующие пзчарэнпя доказали, что здесь такЕз собладаотся закон нарушающийся ¿вязь при

ярзвкзэнии такоуорах крзтическнк зиач&ний средней штрязскиости электрического поля, поело жторых жидкость переходит в состояние евмодапазкия, а ток. в ней становится пропорциокалда«« квадрату налрлпокяя. Зеямгаа тсрагачоской нзпрлкешюсти электрического поля зависит только от проводагосги кндкоста и соотвотствуадач зависимость имеет мштыуы ъ области значений проводимости

Дальнейшие исследования, проведешше при гоя же условиях методом СВД-гаддаровання, показали, -что в рзтага постоянного тока з области ерэдгае; {донробойннх) значений иапрякенности электрического поля (ÏO4 -10е 3/и) происходит постепенное (в течение 20-30 ».вшу?) расширение адссрбпроззашкх слоев повшэниой проводимое т.7! до значений 0,1 - ОЛЕ v.n, ограничивающихся по напряжение лиыь о началом развитой электрической конвекции. Максимальная толщина слоев» при этом, экстремально зависит от низковольтной проюдикооти 'впдкосот и материала электрода. 3 диссертации экстремум в зависимости от проводимости объясняется оптималы-шм соотноташем размеров зарядових кластеров s их количеством в падкости, а экстремум в аавшшоств от материала электрода - шашмумом разности работ выхода электрона из материала электрода и углеродной органики.

Кластерное стровкчо слабопроводяиих жидкостей у.-олегсгродов подтвердили даяние ИК-епэктроскошш и рентгено-структурного анализа. Именно: анализ полос поглоцеши ИК-спектров показал, что слаболроводящие зшдкосто представляет собой коллоиднкэ раствори полярной примеси в слабопроводящем неполярном гйстворнтака. 3 растворах малой концентрации { ТХ и менее) молекулы примэея

существует в гиде динаров н- мономеров, з растворах большой концеттецик (5й я выше) - з виде ассоцаатоз за счет зодородных связей друг с другом. Наложение елэктрического поля на расснатр;!Еабг.5ув систему агсвкгалектнс- увеличении концентрации прпмеси к приводят :: росту количества ассоциатов.

Анализ рекггшогромм показал, что нэдк;;а елабопроводящие среды уатактерйзуются наличием молекулярко упорядоченкж областей с пояеречшш г-азмерамк 100 А к более (кластеров). Вблизи электродов клйстег« создают многослойные исл>гкуларно упорядоченные структур«, среднее мехмолекулярное расстояние з которых уменьшается на .зноде, вследствие более плотной упаковки шлекул в зарядовых кластерах, и увеличивается на катоде., вследствие дезоргашйукхдегс воздейств;м на кластерный слой инжектируемого потока ЗЮНОВ.

Иесл&доааяия объемной электризации слабопроьодявдк жидкостей и ее сгяз;; а п>: электрической яонвекцкеЯ, проведенные методами яондоззого измерений распределений потенциала и голографичэской интерферометрии, показали, что золэд т плотными адсорбированными на електродах титстеркамк слоями вблизи последшо: образуются рыхлые диффузионные обяастк толщиной 0,4 - 0,6 ш, определящие объемную электризацию ;зщ-.со?к., В указанна слоях зарегистрировало три вида неоднородного распредзлеиия иапряаенкостл электрического поля» зависящих от проводимости жидкости и отражающих гетеро-, гомо-, и сшполяршй заряд жидкости. Выявлено, что .изменение удельной проводимости гауцкостх приют? к качественным изменениям глпцяаенкостк электрического поля, что выражается в трех характерных случаях, определяющих особенности электрической конвекции У электродов.

Шказанс», что ' функциональные зависимости параметров электризация полностью коррелирую? с " ккнематачэст»! характеристиками электрогадтодйнажчэски течений, что. доказывает определяющее значение злекгркзацик в развитии электрической конвекции слабопроводяцих жидкостей.

В четвертой главе проведано модельное построение и последующее йналитичэ&коз' описание ионко-кластерной проводимости и электризации слабо проводящая аидкостэй , Теоретически показано, что образование зарядовых кластеров происходит за счет ЛОН-ДИПОЛЬНОГО . ЗЗаНМ0Д8ЙСТБЙЯ ионизированных, полярных и поляризованных молекул «идко ста. Кластер« содержат плотную

сердцевину, включающую до 200 ионизировании и 104 полярных молекул легирующей примеси, а такхе рихлую периферию, включающую в себя Ю4 - 307 псляршх м поляризованных молекул основной нидкости. В плотных частях лриэлектродннх слоев зарядовые кластера создают послойно упорядоченные молекулярные структур«, обляданцие преимущественно ионным характером проводимости, реализующимся на счет электрохимической лнжэкции ионов'на электродах, а также их миграции и диффузии в электрическом поле. Обладая средними раамврами в 1СЮ А и болев, кластер« реализуют в дальнейшем иэ плотных частей приэлектродннх слоев своеобразный вид инжекции зарядов, подобный шаекции заряженных 1сапель со свободно заряженной поверхности жидкости. Аналитическое описание такого рода проводимости жидкости сводится к исследованию основной системы уравнений электрогидрюдшамики о граничными условиями электрохимической инжекции на электродах и учетом специфических особенностей коэффициентов переноса, характерных для зарядовых кластеров. В определенных приблияениях эта система может быть записана в следующем виде:

\ - ЧР^Ё " № + № <*>

01

+ ^ « (2)

V = ее0 сИу Е (3)

00 - - - 1 1

— + « гт--7р + — (2 р. )Е (4)

м г т I

О = О (5)

где: Р, * \ > \ - парциальные плотности токов, объектах зарядов, подвижности и коэффициенты диффузии «. сорта ионов. Е, -9 -напряженность электрического поля и механическая скорость потока жидкости, р - давление, - функция источника I сорта ионов; V, ее0 - объемная плотность, кшвмтическая . вязкость я диэлектрическая проницаемость жидкости. - ' •

Система (1-5). применяется для случая стационарного прохождения электрического тока через равновалентный бинарный

электролит, находящийся в ячейке с бесконечными плоскими параллельными электродами в решаю неразвитой электрической конвекции. Согласно экспериментальным данным полагается, что нарушения влектронейтральности среда достаточно бистро убывают по мере удаления от электродов, т.е.

Е(Х)1 Л » Е0 (1 4 а) , |а|« 1 (6)

Е0

E(X)j й < — •, (7)

IX- - гср

где d - меаэлектродное расстояние, гСр - средний радиус Дебая в кидкости.

Общее решение Е(Х) во всем меаэлектродном промеяутке представляется при этом как комбинация двух частных: у анода Eft К) и у катода Ек(Х):

Е(Х) = Е"(Х) + Ек(Х) + Е0 , <8}

/е(Х) dX = Щ , <9)

о

где V<fi - разность потенциалов на электродах.

Помимо соотношений (6) и (7), к Е®(Х) и Ek( X) применяются граничные условия, описывающие влектрохимическую инжекщда. на олектродах:

В^Х)

ЗГУрЛ^КТ agz.îib1E0

х-о z k

In (1 + - ) (10)

ЗПгЛ^КТ <хяа|}ЪгЕо

гда к1 и к2 - константа пр^ллектродннх реакций, а^, М - константа диссоциации и концентрация легирующей примеси, г - зарядовое число иона. В данной постановке задача отыскания Е(Х) является замкнутой и поддается аналитическому исследованию. В диссертации оно

проведено в два атапа.

На первом этапе определяются монотонные решения, описывающие распределение поля в рыхлой части приэлектродного слоя и в НЭП. На втором - экстремальные решения, описывающие биполярно заряженную структуру плотной части. В диссертации покапано, что для первого этапа коэффициента Б и Ь можно считать постоянными и варьировать лишь их отношение в зависимости,от типа жидкости и напряжения на электродах:

% = 4- '

Исходная система уравнений, при этом, сведена к одному результирующему: с

й2±

сг

= а!э + (1-а)1 - 1. (13)

для которого найдено частное точное решение: 2(2а+1)

1 = 1 ± __(14)

✓ г» зМ/г»+1 (^с)1- г*

1 2 Га Г(0)+а+11 с = - АгэЬ - , (15)

/ 2а+1 СГ('0)-11

Е / х г* Бо где: Щ) = — , £= — ; г=- ; а---г- . <16)

5о г га^Ие <£

Единственность решения достигается га счет того, что при Г(0)>1 выбирается знак (+), при Г(0)<1 - знак (-). При Г(0)=И, £(£)з 1. в диссертации показано, что в/риант Г(0)>1 реализуется при Е0 < ЕКр. В этой случае скором ь ионизации нейтрального вещества в плотной части приэлектродного слоя меньше скорости миграции ионов в рыхлой части, и в последней образуется избыток гетерозаряда. Вариант Г(0)<1 реализуется при Е0 > Е^. В &тон случае скорость ионизации больше скорости миграции, и в лршлектродной зоне образуется избыток гомозаряда. При Г(0) = 1, Е0= ЕКр, наблюдается равенств-' скоростей и жидкость апектронеЛтрчлжэ. Няйденин* р^иения хорошо опи^нкеют

вксперишиталыше даннив тю призлектродным структурам томо- и гетёрозарчда, и из етого сравнения выявлено, что отношение ко&Ишциниа диффузии к коэффициенту подвижности кластеров () в слабопрюводящих жидкостях определяется их составом и линейно зависит от напряжения на электродах.

Для реализации второго этапа исследования системы уравнений (1-5) в диссертации учтены функциональные зависимости коэффициентов диффузии и подвижности носителей заряда б плотных частях ириэлектродных слоев от локальной напряженности электрического поля. Их отношения в втом случае апроксимируется функцией вида:

I

= I - К е-2** ),

__(I?)

г

а я--г

г

дг1 совладает с ранее принятым значением для ртлых частей лриэлектродных слоев. ^

В втом случае система <1-5) сводится к рваультндомцвмз ураънтпю:

—г = аГ ♦ <1-а)Г-1+к ехр(-2И2а-И £), (18;

¿Г

которое исследуется численно на ЭШ.

В диссертации показано, что в етом случае мохно хором описать и все экспериментальные данные по биполярно эаряхенни; приалектроднш структурам.

Таким образом доказано, что основная система уравнени електрогидродииамики адекватно описывает ионно-юшстерну проводимость и електризадаю слабопроводящих зидкостей при учет специфических особенностей характеристик переноса зарядов« кластеров и постановке граничных условия, учитывавши электрохимическую инжвкцио на электродах.

Осноекнэ результата ¡5 выводы

В результате теоретического и экспериментального исследования физических процессов проводимости элек?рпза;ш'л :;г»1дкет

слабопрозодящш: сред з электрическом поле, проведенного при помоди нескольких независимых кетод и к к анализа уравнений эдактрогидроджекки, установлено:

1. Проводимость и электризация кидких слабопроводявцк сред

(о? 10"5¿ до Ю~ь См/м) в электрическом поле осуществляется

зарягяншша, юлекулятшс-упорядоченккш мзсрообла стями среда с

о

шггетачЕнш размерами ICO А :: <5слее (зарядовыми кластерами), ос'разугаклцся в электрическом поле га счет иок-дппольнэго взаимодействия ионгзпроваагых* гшятаах п поляризованных каязкул гмдкост:; с ^оркировзякем плотной сердцевины, содержащей до 200 яоиизярозаашх г: Ю^гсляркнх молекул л-^гиругц-зЯ примеси, и рыхлой nepiíjepisi, сод'ЗрягЩ'?;! дс 10"'' - I07 полярных и поляризованных молекул основной ¡щгдгсости.

2. 3 области ыж значения напряженности электрического поля (до Ю4 8/м) эти формирования в течение 100-200 микросекунд после включения напряжения на электродах образуют на- последних послойно упорядоченные далэкуляркь'е структура шириной до 0,02 мгл. Проводимость указанных структур имеет преимуцествешю ионннЯ и барьерный по напряжению' характер, • реализуемой за счет электрохимической улжекцкн па электродах, а татав миграции и дкфрузип ионов в электрическом пбле пряэлектродного слоя. Величина потенциального б.арьера зависит только от полярности и материала электрода по работе выхода в ватсуум и ври изменении последней от 3,8 зВ (i„) до 4.S зБ ícj остается постоянной на аноде п имеет мшккум при 4,3 зЗ (ai) на катоде.

3. Пр« повышении напряженности электрического поля до средних (допробоПшх) значения порядка IOJ - 10б В/и происходит постепенное (в течешта £0-30 минут; расширение указанных слоев до величин 0,1 -i 0,16 т. Максимальная ширина слоев, при этой, ограничивается лишь с началом электрической' конвекции жидкости и зависит от низковольтной проводимости среды и материала электрода. Зависимость от проводимости среды имеет максимум в области ТО"1 Ю~11См/м; зависимость от материала электрода имеет полярные

особенности: в слое у катода здесь наблвдается максимум в области

4,2 - 4,3 оВ, в слое у катода - медленное возрастание с ростом работа выхода электрона из материала электрода в вакуум:

4, Вслед за указанными упорядоченным», молекулярными структурами, по мере удаления от электродов, вблизи последних образуются рыхлые диффузионные слои толщиной 0,4 - 0,5 мм, обладающие преимудастБбЯНО исто-кластерной проводимостью и определяхаде электризацию остальной яггдности, В указатых диффузионных слоях реализуется три гида неоднородного рзспрэдашшя яаггржтенности глектркческого поля, зависящих от щюводаюсгл «эдкоета к озразгщгзс гетеро-, гоао- и биюлярнай

'■заряд ггщхоста у электродов, изменение удельной проводимости жидкости срдаодит здесь к качественным изменениям распределений яапряьензосгк электрического поля, что выражается б трех характерных случаях

а) о0 ~ Ю-8 - 10~9 См/у.

Вблизи электродов наблюдаются сиккетричнае распределения напряженности электрического поля. При превышении напряженностью электрического поля (Е0) некоторой критической величиях; (Е^ ) яидкость приходит в дЕикекие у обоих электродов;

6} о0«" Ю"9" - 10"'0 См/м

Напряженность электрического поля швшшш у анода к пожжена у катода. При Ес > Е.р жидкость приходит в движение у катода к остается неподвииюй у акода;

в) О0 - Ю~11 - КГ12 См/м.

Напряженность электрического поля повышена у катода и тюкпкея& У анода. При Е0 > Е^. йкдкость приходит тз движение у анода и остается неподвижной у катода.

В целом, во всех случаях самодв!гденве жидкости начинается у того электрода, где ваше локальное значение удельной проводимости среды. Кинематические характеристики этого деикекия полностью коррелирует с функциональным! зависимостями параметров электризации, что доказывает ее определяющее значение в развитии электрической конвекции слабояроводящсс жидкостей,

5. Проводимость центральной части межэлектродного промежутка го,мет ионно-кдастерный характер и при напряженностях электрического, поля, меньших Е_.р(1-2 -Ю5 В/м), подчиняется закону Ома. При превышении Е^ , ток в жидкости становится пропорциональным квадрату напряжения, а жидкость переходит в

состояние самодвижения. Величина Е^ зависит от низковольтной проводимости среды, я эта зависимость гамет минимум в области Ю"10- Ю-1 'См/м;

6. йонно-кластернзя проводимость и электризация слабопроводящих кидкостей полностью описывается осноеной системой уравнений электрогидроданамики при постановке граничных условий, учитывающих электрохимическую ;ш:екцию на электродах, а также рассмотрении специфических особенностей характеристик переноса зарядовых кластеров в приэлектродных слоях жидкости. Последнее сводится к учету . функциональных зависимостей коэффициентов ди&фузии и подеижостзй носителей заряда з приэлектродных слоях жидкости и гтзлэктродном промежутке от локальной напряженности электрического поля.

7. . Сказанное, в целом, классифицируется как совокупность новых, научно обоснованных экспериментальных и теоретических результатов в отрасли физической электроники, решающих важную научную проблему - изучения .проводимости и электризации жидких слабопроводящях сред в электрическом поле.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах: * .' .1 ...."• ' ■ , ■

1. Рычков Ю.И.;, Стишков Я. К. Напряженость электрического поля и. объемный заряд в технических яшдких диэлектриках' // Коллоидный яурнал. - 1978, Кб, - С. 1204-1206. .'

2. Рычков Ю.М., Стишков Ю. К. Низковольтная проводимость.и механизм электризации неполярных слабопроводящих жидкостей // Физика диэлектриков. -Караганда, 1978. - С. 48-49.

3. Рычков Ю.Ш , Стишков - Ю.К. :Стационарная электризация неподвижного слабопроводящего - бинарного' электролита при прохождении постоянного - электрического, тока // Тезисн докладов Пятого всесоюзного совещания - по .' . . электрической обработке материалов. -Кякшнев, 1930. - С. 19-20.4. Рычков Ю.М., ' ; Стишков'.. Ю. К.. Стационарная электризация неподвижного слабопроводящего бинарного' электролита // Электронная обработка материалов. -1051,' Ш. С, 44-46. . ■ -

5. Рачков ¡O.M., Остапенко А.Л., Стишков 8.1С. Объемный заряд и ЭГД-течения 5 сякмэгричних системах электродов // Электронная обработка материалов. - 1932, SI. - С. 5S-SI.

6. Ричков Ю.И. Концентрационная электризация „ слабопрюводяащ жидкостей // Известия Лн БССР. - Сар. Смзико-энергетическил наук.

- 1985, КЗ. - С. 104-100.

7. Ричков ¡O.M. Характеристический потенциал в слабопроводяцих жидкостях // Известия АН БССР, - Сер. фкзжо-энэргэтическта наук.

- is87, м. - с. тоо-юз.

8. Ричков Ю.М., Ступакешч В.Ю. Контактные явления в жидких слабощоюдящих средах // Отчет Х87 - I0S7. -Гродно, Гр/ГУ, 1307. -60 с.

9. Ричков Ю.М., Лиопо В. А. Зарадошэ кластеру; в слобоптоводя'до жидкостях // Электронная обработка материалов. - ISS3, Ко. -С. 42-45.■

10. Ричков Й.И., Лиопо 3.А. Явление образования зар;док/х кластеров в кидких средах, заявка на открытие № CT-II8I3. ГосгомизобретшиП СССР, ISSS. - 18 с.

11. Рачков Ю.М., Бошток А.С. Исследование оптических характернсти* жидких диэлектриков // 'Тезисы докладов республиканского научно-практического семинара Тологрвфия в пром^оигенноотн я научных исследованиях". -Гродно, 1989. - С., 120-121.

12. Ричков Ю. И., Ее клок А. В. СЕЧ-интерФерометрия зарядовых клас epo,, в диэлектрических средах // Тезисы II Всесоюзного семинар« "Физика быстголротекающих плабненних процессов". -Гродно, 1989. - 0., 92-03.

13. Ричков Е!.!Л., Кропочш! Л. В. Латшоднне процвеен R диалсктричсеких средах // Тезисы докладов республиканского научно-тфзктичзского семинара "Голография в промившетюстк и научннх исследованиях". -Гродно, IS39. - С. 122-123.

14. Ричков а. 11., Кропочева д. В. исследование перехода/а поляризацо;иипа. процессов в диэлектрических средах У/ Тезиса II Всесоюзного семинаре "Сизина бнстропротекайщ'.ос ллазменшгх процессов". -Гродно, 1039. - С. 0I-S2.

15. Yu. fí. EychJcov, V. A.Liopo, A.P.Semashko iíObSCÜ LAP. CLUSTER: THEORY, MODELS, EXPERIMENT // Long abstr. XV JUCr. Вогоеаш, I ranee, 1990, - HC, USO 0?.

16. Кропочеве Ji. 3., Ричков D. 1/.. Низковольтная проводимость изолирующих жщяое теЯ на границе раздела с електродами //

Электронная обрдооткя материалов. - 1991, /К. - С. 52-Сч.

17. кропочева Л. 2.. Рычков Э. М. Приэлбктр^дкзл щгяоляяжть «ролирукедх лэдкоет&З ,'/ Twkcb докладов 71 Есесокекого совещания по электронной обработке материалов. -Кзиянег. 1990. - С. R-3-I69.

18. Кропочева Л.В., Ркчков Ю.М. Проводимость кзодирук'до здзкоогеЯ в пр;п?лбктрод!Юм слое // Злектрогидродинаикка и электрофизика хидки>: дтл-зктр-нков. -Петродворец. 1991. - С. 2<i--25.

19. Рпчков а.!,'., Кропочева Л. В, ИК-спектроекопил изо.'Пфуш;;;:-: жидкостей в нтдалкктроднои поле '■'/ Отчет £ 01 -- 1035. - Гродно. ГрГУ, 1931. -25 с.

Ркчков ¡0. IL, Есппок /i.D. СВ\'-зондироганим приолз:;тро.цкпх областей слабопросодаарк хидкостей // Элэктрогидрздак'гмнкз и злктр'рлзчкз .'¿идкил диэлектриков. -Петродворец, I93I. - С,

21. Ротков К- . Кропочем Л.В.. •Гснпок A.B. О ^/.с-л^к;/.ил г -ном

стрс-?шя ПрИеЛвКТГОДНОГО СЛОЗ 'Я ЧРОЛИрл'ШК ХВДШУГЯЯ t8311ri1 докладов III ¡¿едроспуолищнского сошыра "йкяйга бистропротокаюдас плазменных процессов". -Гродно, 1902. - С. 37.

22. Рнчков ЯЛ!.. Ковалевская 7.II., Кропочева Л.В. Особенности •олекудярного строения иголиружях жидкостей в электрическом ноле // Электронная обработка материалов.- 1992. .45. - 'С. 33-35.

23. Рктг'ов Ю.М.s Есппок A.B., Кропочева Л.В. Топографическая, иктер^эроизтркя пзелиру^п^ жидкостей в электрической поле // Теекси докладов III Кеэтяспусивясанского семинара "•'тапка онстрспротекающа пдззйзнкях процессов". -Гродно, 1992. - о. 3?.

24. Есшюк A.B.. Рычков Ю.М. !.'утод СВЧ-аондпровчния приалектроданх областей слзбопроюдящих жидкостей // Электронная обработка материалов. - $5. С. 40-41.

25. Рнчков B.W., Бсипок A.B. Ионно-класторная электризация кидких слйбонрс>г<»дяав!л с-ред в электрическом поле // Отчет Г» 92-1026. -Гродно, ГрГу, 1292. - 40 с.

26. Ркчков Ю.И., Кропочева Л.В., Есппок А.В. Метод голографчческой интерферометрии в исследовали слабопрюБодящих кидкостей /У Тезисн докладов II Международного симпозиума "Физические принципы и методы оптической обработки информации". -Гродно, 1993. - С. 82.

27. Рынков Ю.М., Кропочева Л.В., Есипок A.B. Молекулярная структура изолирующих жидкостей на границе раздела г. электродами // Тезисы докладов II Международного симпозиума "Физические принципу и метода оптической обработки информации". -Гродно, 1993. - 0. 83.

28. Fhhkgb ffl.li., Кропочева Л.В., Есшок A.B. Электродинамика яидон слаЗолроводящих сред: кластерная модель проводимости и электризации в электрической поле // Отчет г/ö КИР МНОРБ J6 01920004907. -Гродно, ГрГУ, 1ЭЭЗ. - 41 с.

29. Рачков 50. М., Есипок A.B., . Кропочева Л.В. Применение голографической интерферометрии в исследовании слабопроводяэдих жидкостей // Электронная обработка материалов. - 19ЭЗ, №5. -С. 35-37.

30. Рычков Ю.М., Кропочева Л.В., Есипок A.B. ИК-спектроскопия изолирувдих жидкостей // <}оврекеннце проблема злектрогидродинамикн и электрофизики жидких диэлектриков. -П&тродворец, 1994. - С. 123.

31. Ркчков ЮЛ.!., Кропочева Л.В., Есипок A.B. Рентгено-структуршй анализ изолирующих хидкоствй // Современные проблемы электрогидродишьихи и электрофизики жидких диалектиков. -Петродаорец, 19Э4. - С. 124.

32. Рычков Ю.М., Кропочева Л.В., Есипок A.B. О зарядовых кластерах в .изолирующих кидкостях // Современные проблемы электрогидродинагяжи и электрофизики кидких диэлектриков. -Петродворец, 1904. - С. 325.

33.Рачков Ю.М., Лиопо В.А., Кролоадза Л.В., Есшок А.В.,Война В.В. Упорядочение молекулярной структуры изолирующих жидкостей на границе раздела с электродами // Электронная обработка материалов.' -1994, КБ. - С. 41-43.

Рези,',8

Гичкоз арлй Михайлович

Ионко-кластерная проводимость и электризация жидких слабопроводящих сред в электрическом поле

Физическая электроника, электродинамика, жидкие диэлектрики, зарядовые кластер«, проводимость, электризация.' конвекция.

Объектом исследования являются ¡гадкие слабопроводящие среда электрическом поле. Целью работы - изучение физических процессе ионно-кластерноЯ проводимости и электризации, а также выявлена роли в тих процессов в явлениях улоктцп'ид^динашшд. 3 начисть методов исследования применяются измерения импульс;

вольтамперкых характеристик, СВЧ-эондирование, '¿К-спекттюскопкл рентгено-структурнЕй! анализ, зокдовие намерения распределена потенциала, гологрзфнческая интерферометрия. В работе впер?.?: экспериментаяьно исследован« к аналитически списан: сэтшргетяческае особенности физических процессов приводимости ; электризации ¡гадких слабопроводящих сред, реализующиеся : электрическом поле за счет кон-дилольного взаимодействие ионизированных, полярннх и поляризованных молекул жидкости. Показана роль этих процессов в явлениях электрогвдродинамики. Обнаруженные закономерности и построенное теоретические моделз образуют базу для создания теории усложненных спловннх сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями, а такж определяют направления совершенствования технических устройств, основании на принципах элехтрогадродлнаияки. Разработанные > усоверкенствовзнше методики и атпаратнне средства измерений могут бить прнменени для решения научннх и практических задач, связанных с контактными процессами в сплошных средах.

РЗЗЕГЛЗ

РычкоУ 83рий Ш.ХВЙЛЗВ1Ч

1онна-клйстарная праводнасць I элоктризсцля вадк1х слабаправодзячих асяроддзп? у алоктрнчтм шл1

<Из1чная aJioKvpoalxa, злоитрадааа!,ака, вада1п д:;злэптр:лс1, сарздзвия клзстарц, праводпасць, алэктризацдя, кашзвкцая.

Аб'охтам даслэдава;шя з'я^ляеддэ иадк1я слабапраподзячгш асяродцз! 5 злзктрцчвим под!. Работа ыао на мэца швучэшго Ф1з1чз!х працэсау 1оаиа-кластаряай пракоддасц! i олектразаца!, а таксама впяулэшю рол! готлх працвса? у з'яваг алоктрагЛдра-данак1::1. У яхасц1 катада? дасдодаваляя ЕикаристоУваяцца: мэ-ранпэ Ьпульешх вольтампэрных харсктаркстш;, ЗВЧ-зандаза::», 1Ч-сп&этраскап1я, раштепа-структурж анадХз, зоодаша ?.в].ян1 разкоркавання' цатзнцияла „ ?ялзгрзр1чнэ;т ¿ытзр'оракотрия. У "л-<5оцс ¿-паршяш зкскаршиштальна даслэдаваза 1 апэя!7:;члз сгйсапи еХязргзтичныл аоабл1васц! (51з!чпых працзса? лрашдзаса! 1 адоктризацл! задх!х слаЗаярзводзячих аеяроддзя?, я;с1я ¿'сллхпзць у одохтрач12дл пол! за коэт Хоя-дашъггага ¿'заомадзояняя iaulaa-Ейзах, падяраих i падяризанаанх мадакуд задгсасц!- Паказана роля гзтих працзса? у з'явах злзктрагхдрадияа.мШ. ВняУдзння закапз->.:зраасц1 1 иабудввапыя тзараткчил? кадзл! склздаздь базу для стзароннл тзори! ускладяэхшз: суцздьпнх зсяро;урл,?, лк1я узаома-дзаййчагхц» о эязктрачиим! 1 мага1йПйй иаллм!, з таксама b;í-зяачааць nanpasacl Удаскааздэззя тзхе1чзе-'х цраяад» зескаазаах на прпиугааз: гло:стрзг1дрздь!?шк1к1. Распрацзвеаия i ^доскзнал-згая кэтодшс! i опарагаая срсдх1 шраяля ксгуць вцкарыстоазацца дач раззяал аазукоаггг I npaxrmiur задач, j-kí л cnüotnii а кзптах-пш-«1 арэдэсвмг i суг;альк:.'х аслрэддзях.

Surarary Rychkov Yu.M.

ION-CLUSTER CCffD'JCTIVITY AND ELECTRIZATION 0?

PCOR-COliDUCTING PLUID MEDIA Hi ELECTP.IC FIELD

Physical electronics, electrodynamics, fluid dielectrics charge clusters, conductivity, electrisation, convection.

Poor-conducting fluid media In electric field mice the object of Investigation. The main goal of the vrork 13 to Investigate physical processes of lon-cluster conductivity and electrization, as well S3 to disclose their role In electrohydrodynamlcs.

Measurements of pulse volt-ampere characteristics, microwave probing, IR-spectroscopy, X-rays structure analysis, probe measurements of potential distribution, holographic lnterferometry are used as the iriethod3 of Investigation.

This wore Is the ilrot to Investigate experimentally and to describe analytically synerglslng pecularitles of physical processes of conductivity and electrization of poor-conducting fluid media, which realize in the elecyric field at the expense of lon-dlpole Interaction between Ionised, polar and polarized molecules of liquid. The role of these processes In electrohydrodynamlcs is shown. The revealed regylarlties and built theoretical models form a base for creation of the theory of complicated compact media, which interact with electric and magnetic fields, and also determine the directions of improvement of technical devices based on the principles of electrohydrodynamlcs. Worked up and improved methods and devices for measurements can be applied for the solution of scientific and proctlcal problems connected with contact processes in the compact media.