Исследование свойств тонких пленок воды в дисперсных системах на основе углеродсодержащих материалов в тепловых и электромагнитных полях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

БАРДЮГ Даниил Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК ВОДЫ В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В ТЕПЛОВЫХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2010

4842956

Работа выполнена в Поморском государственном университете, на кафедре общей физики физического факультета (г. Архангельск)

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, доцент Копосов Геннадий Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Меньшиков Леонид Иеронимович

кандидат физико-математических наук, доцент Бахтина Елена Юрьевна

Ведущая организация:

ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет»

Защита состоится 6 декабря 2010 г. в 15 час, на заседании диссертационного совета Д 212.154.22 при Московском педагогическом государственном университете (физический факультет) по адресу: 119435, г. Москва, ул. Малая Пироговская, д. 29, ауд. 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета (119991, г. Москва, ул. М. Пироговская, д. 1).

Автореферат разослан_ _2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ильин В.А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Дисперсные системы широко распространены в природе и технике. С физической точки зрения они представляют интерес в связи с наличием необычных свойств. Примером тому служат композиционные системы, имеющие как хаотическую, так и упорядоченную структуру отдельных компонентов и обладающие соответствующими свойствами. При некотором критическом размере частиц и их критической концентрации дисперсная система становится структурированной и переходит в совершенно новое состояние. Одним из удивительных свойств упорядоченных композитных структур с периодическими проводящими неоднородностями в виде колец и спиралей является отрицательные значения действительных частей диэлектрической и магнитной проницаемостей в микроволновой области электромагнитных излучений и, как следствие, отрицательные значения показателя преломления.

Особую группу дисперсных систем составляют влагосодержащие дисперсные среды (ВДС), играющие исключительную роль в природе. Распространенность воды и явления смачивания обусловливают и обилие влагосодержа-щих дисперсных систем, в которых вода выступает в качестве дисперсной фазы. Наличие отрицательных температур на Земле в связи с сезонными процессами вызывает переход ВДС в качественно новое состояние, вызванное фазовым переходом вода-лед. Требования по измерению влажности почв в широких масштабах способствовали развитию методики дистанционного зондирования, базирующейся на использовании СВЧ-излучения. Расшифровка сигналов дистанционного зондирования предполагает знание диэлектрических характеристик почв, что в свою очередь порождает необходимость в лабораторных исследованиях влажностных, температурных, гранулометрических и минералогических зависимостей этих характеристик. Указанное обстоятельство обусловило специфику исследования ВДС в 50 - 90-х годах XX века. Приоритет был отдан диэлектрической проницаемости, как предмету, и кремнийсодержащим материалам (песок, глина) как объекту исследований. В то же время нужды гидролизного производства генерировали соответствующие исследования древесины и продуктов ее переработки.

ВДС как физические объекты представляют интерес и с научной точки зрения. Исследования этих систем, проведенные во второй половине XX века, способствовали становлению представлений о двух формах влаги в ДС - связанной и свободной водь!. Были выявлены некоторые специфические свойства связанной воды у поверхности гранул ДС из гидрофильных материалов. Но ряд вопросов еще ждет своего решения, например, каковы теплоемкость, электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость и другие свойства связанной воды. Естественен также вопрос о корреляции свойств связанной воды в ДС со свойствами объемной воды. Для выхода на новый уровень понимания

физических явлений, происходящих во ВДС, особенно при отрицательных температурах, необходима комплексность и системность проведения исследований.

Стратегическая линия исследований мерзлых ВДС, проводимых в лаборатории физики дисперсных систем Поморского государственного университета характеризуется расширением температурного диапазона в область отрицательных температур, вплоть до температуры жидкого азота; систематичностью исследования влажностных зависимостей; расширением круга материалов, гранулы которых образуют ДС; широким набором исследуемых свойств (теплоемкость, фазовые переходы, электрическая проводимость на различных частотах, диэлектрическая проницаемость на низких частотах и в СВЧ-диапазоне).

Актуальность диссертационного исследования в первую очередь связана с выбором изучаемых объектов - ВДС с углеродсодержащими гранулами. В отличие от исследовавшихся ранее кремнийсодержащих материалов, они позволяют более детально изучать свойства свободной и связанной воды и льда на их основе в ВДС.

С другой стороны, исследования влажностных зависимостей свойств ВДС, не проводившиеся ранее, позволяют выделить свойства компонентов ДС.

Кроме этого, расширенный в область отрицательную область температурный интервал исследований, позволяет детально изучать свойства влаги в ДС.

Предметом изучения является определение калориметрических и электрических свойств свободной и связанной воды, покрывающей гранулы ВДС с углеродсодержащими материалами.

В связи с вышесказанным была поставлена цель работы: проведение широких исследований тепловых и электрических свойств мерзлых ВДС из материалов с углеродсодержащими гранулами в диапазоне температур (-196 -г +20)°С.

При этом было необходимо решение следующих задач:

1. Изучение температурно-влажностных зависимостей удельной теплоемкости ВДС на основе различных материалов (бумага, микрокристаллическая целлюлоза, порошок активированного угля, порошок оргстекла, мел).

2. Изучение специфики фазового перехода лед-вода в ВДС на основе указанных материалов.

3. Изучение предплавления льда в ВДС с гранулами из перечисленных выше материалов.

4. Исследование температурно-влажностных зависимостей удельной электрической проводимости ВДС.

5. Исследование температурно-влажностных зависимостей диэлектрической проницаемости ВДС на частотах 1 кГц и 10 ГГц.

Для решения поставленных задач использовались различные методы нс-

следования. Теплофизичёские свойства исследовались с использованием калориметра на анизотропных термоэлементах на основе висмута в квазиадиабатном режиме при скорости нагревания 0,3 - 0,8 К/мин. Электрические и диэлектрические свойства ВДС исследовались с использованием измерителя Я, Ь, С характеристик Е7-8. Диэлектрические свойства на частоте 10 ГГц измерялись по волноводной методике.

Научная новизна и теоретическая значимость настоящей работы определяется

- получением экспериментальных данных для ДС с гранулами из ранее не исследовавшихся материалов,

- анализом экспериментальных результатов исследования предплавления льда, являющегося дисперсной фазой в ДС, на основе теории Френкеля-Хайта,

- вычислением удельных теплоемкостей компонентов ДС путем анализа влажностных зависимостей удельной теплоемкости системы в целом,

- обнаружением различия механизмов образования флуктуации предплавления льда в ДС с гранулами, содержащими каналы проникновения воды и не имеющими таковых,

- доказательством различия энергий активации электропроводности объемного льда и льда, находящегося в дисперсной фазе,

- установлением эффекта уменьшения энергии активации электропроводности льда в ДС при снижении влажности,

- обнаружением отрицательного вклада льда в диэлектрическую проницаемость ДС,

- обоснованием того факта, что рост электропроводности и диэлектрической проницаемости ВДС при 1~>0°С со стороны отрицательных температур связан с предплавлением льда.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Показана высокая информативность измерений электрических и тепловых свойств ВДС на основе различных, в том числе углсродсодержащих материалов.

2. Апробирована методика анализа предплавления льда в ДС, которая может быть применена для других материалов.

3. Предложена методика определения влажностных границ переходов от связанной воды к свободной.

4. Обоснована методика анализа влажностных зависимостей удельной теплоемкости ВДС, которая может быть использована для получения концентрационных зависимостей свойств любых многокомпонентных ДС.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Экспериментальные результаты, методика и анализ процесса предплавления льда во влагосодержащих дисперсных средах, установление факта зависи-

мости концентрации флуктуаций от влажности и особенностей гранул ДС по отношению к проникновению воды внутрь гранул.

2. Результаты экспериментального исследования плавления льда, позволяющего обосновать методику определения влажностных границ переходов от связанной воды к свободной.

3. Установление факта идентичности удельной теплоты плавления льда из объемной воды и льда в ДС; при этом в системах с капиллярами наблюдается значительное смещение начала плавления в область отрицательных температур.

4. Расчет удельных теплоемкостей связанной и свободной воды по предложенной методике доказывает, что удельная теплоемкость льда из свободной воды и объемного льда совпадают, а теплоемкость связанной воды имеет значение, большее, чем объемной.

5. Установление четырех характерных областей температурно-влажностных зависимостей электропроводности ДС на частоте 1 кГц, что связано с особенностями поведения двойного электрического слоя; доказательство убывания энергии активации электропроводности с уменьшением влажности. Экспериментальное обнаружение отрицательного вклада связанной воды в диэлектрическую проницаемость ВДС на частотах 1 кГц и 10 ГГц при температурах, меньших / = — 100'С; для объяснения указанных особенностей использована модель, базирующаяся на гипотезе существования плазменных колебаний протонов.

Апробация. Основные результаты диссертационного исследования были представлены на Всероссийских конференциях «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» («ФАГРАН-2002» и «ФАГРАН-2004») в Воронеже, Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» в Краснодаре, Международной научной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры (ПЛЕНКИ-2004)» (Москва, 2004), на Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых «ВНКСФ-12» (Новосибирск, 2006).

Публикации. По результатам проведённых исследований опубликовано 16 печатных работ, в том числе 1 в журналах из списка ВАК.

Структура н объём диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения и списка цитируемой литературы. Полный объём работы составляет 198 страниц печатного текста, включая 55 страниц рисунков и таблиц. Список литературы включает 184 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен обзор литературных данных по теме диссертации. Глава состоит из семи параграфов. В первом дается определение дисперсной системы (ДС), указываются ее виды, приводится краткое описание основных физико-механических и диэлектрических характеристик ДС. Отдельно

б

рассматривается древесина как частный вид ДС (капиллярно-пористая ДС), ее строение и свойства. Обосновывается актуальность изучения физических процессов, происходящих в ДС.

Во втором параграфе основное внимание уделяется классификации типов влаги в различных дисперсных системах, описанию их свойств (плотность, температура замерзания и др.), условиям взаимоперехода одного типа воды в другой. Характеризуются методики изучения свойств связанной воды.

В третьем параграфе приведены сведения о свойствах связанной воды и обсуждаемся фазовая диаграмма свободной и связанной воды.

В четвертом параграфе рассмотрены общие положения теории фазовых переходов Т и ГГ рода. Рассмотрены условия образования льда различных типов и их физические свойства.

В пятом параграфе описаны результаты экспериментальных исследований диэлектрических свойств влагосодержащих ДС в низкотемпературном диапазоне, обсуждается их интерпретация, а также принятые в настоящее время модели влажного и мерзлого песка как наиболее исследованной ДС.

Шестой параграф посвящен анализу работ по электрической спектроскопии ДС - рассмотрены возможные методы исследований и описана принципиальная методика анализа данных эксперимента.

В выводах на основе анализа рассмотренного материала ставится задача диссертационного исследования и приводится обоснование выбора объектов исследования.

Во второй главе приводится описание экспериментальных методик и установок, используемых в лабораторном эксперименте по исследованию: 1) теп-

лоемкости ДС и теплоты фазовых переходов в них в этом же температурном интервале; 2) диэлектрической проницаемости в СВЧ диапазоне в температурном интервале / = -180-г+30"С; электрической проводимости и диэлектрической проницаемости ДС на частоте 1 кГц. Рассматриваются условия проведения измерений, приводится описание методики подготовки образцов к экспериментальным исследованиям.

Для проведения тепловых измерений использован калориметр, построенный по двухкамерной схеме с наружной (фоновой) и внутренней (измерительной) камерами. Между ними с помощью электрического нагревателя на наружной камере поддерживается нулевая разность температур. Количество теплоты, идущей на нагревание внутренней камеры с исследуемым образцом, определяется по мощности встроенного в нее электрического нагревателя. Для контроля равенства температур камер используются анизотропные термоэлементы (АТЭ) из висмута, расположенные между камерами и позволяющие измерять тепловые потоки между ними по значениям поперечной термо-ЭДС.

Основная часть стенда - измерительная ячейка калориметра (рис. 1), состоящая из двух камер - внутренней (1) и наружной (7). Внутренняя камера представляет собой алюминиевый стакан с наклеенными на боковые стенки 256 термоэлементами (2), объединенными в термобатарею, и теплоизоляционной прокладкой (3) на дне. Внутри камеры расположена внутренняя печь (4) в форме алюминиевого цилиндра с нагревательной спиралью. В нее помещается цилиндрический стакан (5) с исследуемым образцом. Термоэлементы отделяет от наружной камеры медная фольга и защитный алюминиевый экран (6). На боковой поверхности наружной камеры находится нагреватель (наружная печь). К верхней крышке камеры .подвешивается алюминиевый стакан с исследуемым образцом. В конструкцию измерительной ячейки входит пять термопар медь-константан, позволяющих измерять температуру в точках А - Е и разность температур между ними.

Измерения осуществлялись в парах жидкого азота при нагревании со скоростью 0,3 - 0,8 К/мин. Батарея АТЭ использовалась в качестве нуль-индикатора. С учетом возможного малого теплового потока через АТЭ:

Р=1-и+е(1/В), (1)

где / и и - сила тока и напряжение на внутренней печи; с - поперечная термо-ЭДС батареи АТЭ; В - вольт-ватная чувствительность батареи АТЭ при данной температуре.

Теплоемкость внутренней (по отношению к термоэлементам) камеры определялась по отношению тепловой мощности к скорости изменения температуры в центре образца Р/(А1/Ат). Теплоемкость исследуемого вещества равна разности теплоемкостей внутренней камеры с образцом и без него.

Расчёт удельной теплоемкости воды в составе исследуемой ДС проводился в предположении аддитивного вклада в общую теплоемкость компонентов

дисперсной системы. При этом удельная теплоемкость с„, ДС:

m„ip mJl + lV)' {>

где сд и с0 - удельные теплоемкости дисперсионной среды и воды; та, те, т0цр -массы дисперсионной среды, воды и в целом образца ДС; W = mjma - относительная влажность ДС (выраженная в долях единицы).

Теплоемкость воды определась как тангенс угла наклона касательных к линиям зависимости с„, ■ (1 + W) = f(W), построенных в исследуемой точке.

Вклад в теплоемкость процесса предплавления находился по разности между измеренными значениями С„„.1; удельной теплоемкости и экстраполированными Су1ПШ11р по линейной зависимости из области более низких температур: ДС = С„,„1„ - Стжаир. В этом случае теплота, затрачиваемая на процесс предплавления, определялась следующим образом:

Qnn- )c,m,dT- je,„,„,dT, (3)

/I л

здесь Т|- температура меньшая начала предплавления а Т - текущая температура в фазе предплавления.

Учитывая, что процесс предплавления имеет флуктуационный характер, были построены графики зависимостей 1п(ДС) = f(l/T) и определены энергии активации флуктуаций.

Для диэлектрических исследований в СВЧ диапазоне был использован волноводный метод измерений, как достаточно надёжный и точный и в то же время легко осуществимый на практике. Комплексная диэлектрическая проницаемость ДС определялась методом короткого замыкания и холостого хода [1], в основе которого лежит определение коэффициента стоячей волны (КСВ) и смещения минимума стоячей волны относительно выбранной плоскости отсчета для образца, на конце которого попеременно создаются режимы короткого замыкания и холостого хода. Блок-схема волноводного измерительного стенда показана на рис. 2.

Исследование электрических свойств ДС на основе содержащих углерод материалов в электрических полях частотой 1 кГц проводились с помощью измерительного конденсатора. В основе методики лежат исследования характеристик заполненного дисперсной средой конденсатора: проводимости G и электрической емкости С.

Рис. 2. (I - СВЧ-блок\ II - система криогенного обеспечения и измерения температуры.) Электрическая емкость плоского конденсатора, как и его электрическая проводимость, измерялись непосредственно. На основании измеренной проводимости в плоского конденсатора:

й = ,

а

(5)

рассчитывалась удельная электрическая проводимости а.

С учетом влияния паразитных емкостей и емкостей подводящих проводов:

С - С,„

а

(6)

здесь е' - действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости. Специальные измерения мнимой части е" нами не производились. При необходимости значения е" могут быть найдены на основе соотношения е" = — .

е0(0

В третьей главе - «Исследование теплофизических свойств влажных дисперсных систем на основе углеродсодержащих материалов» приведены данные экспериментальных исследований температурных и влажностных зависимостей удельной теплоемкости влагосодержащих ДС на основе углеродсодержащих материалов (мел, порошки микрокристаллической целлюлозы, активированного угля и оргстекла, а также бумага).

-■-№=28,2 % -•-№■=13,3%

о" 1000-

■150

-100 -50

1,'С

* 4000

•- №=28.2% • №=22,9% -»- №=18,3% -,-№«13,3%. -о - №=8.8% —«--\ЛМ,2%

/ /

-20

-15

10 -5 0 5

Рис. 3. Зависимости удельной теплоемкости от температуры на примере МКЦ

Типичные зависимости удельной теплоемкости от температуры представлены на рис. 3 (для МКЦ). В области температур -I50"i' + -40"C характерна линейная зависимость С„, = ./(/), а при температурах -40"С- + 0"С наблюдается более резкое возрастание CV(h что связано с началом процесса представления льда. При переходе через точку плавления льда при i = О"С наблюдается скачок теплоемкости, обусловленный различием теплоемкостей льда и свободной воды.

В области низких влажностей отсутствует разрыв в температурной зависимости Си, =/(?) при t = О"С. При этом фаза плавления льда, когда t= const, не наблюдается. Это можно объяснить окончанием перехода льда в воду в процессе предплавления. Для влажностей ^=8,8% и \\-1,2% при переходе через t = 0"C характерно отсутствие свободной воды, где наблюдается переход лед-вода.

Исследования зависимостей 1п(ДС) = /(1/Г), позволили определить энергию активации флуктуаций г/, как тангенс угла наклона касательных к кривым к оси 1/7. Обнаружен переход от значений ¿-,, характерных для низкотемпературной области к значениям е, для более высокотемпературной области. Наличие излома свидетельствует о возможной смене механизма предплавления или, по крайней мере, об изменении е. Воспользовавшись теплотой плавления Л в расчете на одну молекулу (0,062 эВ), было оценено число молекул g, приходящихся на одну флуктуацию: g = c/^- При приближении к / = 0"С наблюдается переход от к g}. Представление об имеющих место числовых значениях величины g можно получить по представленным в табл. 1. результатам расчетов, выполненных для ДС на основе оргстекла.

Таблица 1. Число молекул во флуктуациях в ДС на основе порошка оргстекла.

1 w,% 7,2 14,4 20.2 28.7 36.6 45,2 53.1 60,3

1 ft 68 96 66 100 217 290 315 487

gl 7,4 - 14 14.2 23 - 45 67

Используя кластерную модель Хайта [2], были определены размер кластеров:

<! = а-А; А = ) = з|-

\дТ22(Г„) \г(Г„-Г„)2

Здесь: а - параметр решетки, А - характеристическая длина корреляции, Т0 - температура плавления, йТ - протяженность фазы предплавления, Т„ -температура начала процесса предплавления, г - теплоемкость на одну степень свободы. Для оценки характеристической длины корреляции А температура Т„ находилась по зависимости ЫЛС-/(1/Т) экстраполяцией 1пДС-»0; г полага-

лась равной 1 (в единицах кт). Результаты расчета представлены в табл. 2 для двух значений энергии активации предплавления.

Таблица 2. Температуры начала процесса предплавления и характеристические длины

7,2 14,4 20,2 28,7 36,6 45,2 53,1 60,3

Т»2> к 259 263 258 262 267 269 268 270

Т„,л 200 216 231 242 254 259

Л2 7,2 9,0 7,0 8,6 12,9 15,9 13,8 20,2

А 2.4 2,8 3.5 4,2 6,0 7,2

Число молекул, участвующих в образовании флуктуации g = go^x ■ Показатель степени при характеристическом размере А флуктуации характеризует пространственное распределение молекул во флуктуации, то есть форму кластера. Проведенная проверка связи между Л, и g] показала, что £„, = 1.42 и ж, = 1,96 с коэффициентом корреляции 0,98. Соответственно связь между А, и g2 характеризуется =1,57 и х2 =1,88 при коэффициенте корреляции 0,97. Это позволило высказать гипотезу о квазиплоской форме кластеров, которая связана с двухмерным характером пленки воды, покрывающей гранулы ДС, или вызывается предплавлением на межфазных границах кристаллитов поликристаллического состояния льда, или на границе между областями синхронных колебаний, обусловленных дисперсионным взаимодействием молекул [3] Н20. Назвать причину плоского состояния кластеров более определенную пока не представляется возможным.

Исследования теплоты, затрачиваемой на процесс предплавления, позволили оценить количество флуктуация и их концентрацию. Если в объеме V происходит генерация и рекомбинация флуктуаций с соответствующими скоростями, то в условиях динамического равновесия указанных процессов, число

флуктуаций л',., = ■ V ''2 -е" ■ Знание величины (}„„ позволило оценить число V а

флуктуации в объеме вблизи точки плавления по соотношению ¿V, = ®""/Е •

При исследование фазового перехода лед-вода изучался характер изменения температуры плавления в ДС с различными основами и различным содержанием воды. Температуры начала и конца плавления определялись по излому зависимости температуры от времени. За смещение точки плавления в отрицательную область температур во влагосодержащих ДС отвечает капиллярный эффект. Для анализа смещения температуры плавления частицы от ее радиуса г использовали формулу для определения точки плавления частицы малых размеров [4]:

^-м^УргЛи-мУр*)

(8)

где ат,стж - соответственно коэффициенты поверхностного натяжения твердой и жидкой фаз, рг,рж - соответственно плотности твердой и жидкой фаз Расширение температурного интервала плавления в этом случае может быть связано с распределением микрокапилляров по радиусам.

Кроме этого, была изучена зависимость теплоты плавления льда от массы воды в ДС. Поскольку графики зависимости 0„Лн = ./'(«) для исследованных ДС линейны и практически параллельны, а л-й-у7, были определены удельные теплоты плавления, оказавшиеся отличными от таковой для объемного льда на единицы процентов.

Анализ влажностных зависимостей общей теплоты плавления и теплоты плавления, потребляемой непосредственно при массовом плавлении позволил разработать и апробировать метод определения предела гигроскопичности 1У„, и минимальной влажности, с которой начинается собственно плавление вблизи /=0"С (№„,). В диапазоне IV,,, <\¥ <\¥„, наблюдается только представление. Для определения 1У„, необходимо проведение двух экспериментов по изучению температурной зависимости теплоемкости и изучению фазового перехода лед-вода. Определив количество теплоты ()„,, необходимое для плавления льда и количество теплоты, расходуемого на предплавление 0,ш, рассчитывается

= (?», +2лл ■ Используя результаты двух экспериментов, находят предел гигроскопичности 1¥„, по уравнению:

_ Чът„ и _ ' /дч

Кг-К' "' Яъы-Оь*, '

Величина предела плавления IV,,, соответственно может быть оценена:

(10)

Можно предположить, что соответствует границе связанная - переходная вода, а ¡V,,,, соответственно, границе переходная - свободная вода.

Четвертая глава - «Электрические свойства влагосодержащих дисперсных систем на основе углеродсодержаших материалов» содержит данные экспериментальных исследований температурно-влажностных зависимостей удельной электрической проводимости на частоте 1 кГц, диэлектрической проницаемости в СВЧ-диапазоне и на частоте 1 кГц.

Анализ графиков а~/(МТ), пример которых представлены на рис 4, позволил вычислить энергии активации проводимости и время релаксации носителей тока.

На графиках можно выделить четыре характерные области. В первой области (77К<Т<140К) наблюдается слабая зависимость удельной проводимости от температуры. Вторая область (140К<Т<200К) характеризуется возрастанием удельной электрической проводимости, что связано с началом тепловой генерации носителей

тока. Третья область (200К<Т<230К) приходится на интервал температур, где наблюдается перегиб в температурных зависимостях. В четвертой области температур (230 - 268К) наблюдается экспоненциальная зависимость а(1/Г) для всех исследованных влажностей. При приближении к /=0"С рост а увеличивается, что можно объяснить предплавлением льда в ДС.

Поскольку проводимость связана с мнимой частью комплексной диэлектрической проницаемости соотношением сг = е"сое0, где = , для тем-

1 + 0)-т'

пературных зависимостей проводимости в точке перегиба

— = —-е. )—[■ ют ■■) должна быть равной нулю. Обозначив

йТ 1 + пгг с/Г к '11Т{\±огг)

_т_Ае£~ь)_ = А аем Величина А являет-

\ + ш т с!Т <1Т (\ + ео2т2) '1Т

ся малой, так как величина е' = е, в диапазоне экстремума проводимости

1+йГГ" £> — £

а меняется слабо. Следовательно ——^ меняется слабо. При этом, величина

1 +(У"Г

— болжна быть отрицательной и ют переходит через значение равное 1. йТ

— = о ПРИ Двух условиях: ¿\ = или ап = 1. Первое условие соответствует усло-

лт

вию «кроссвера». Однако, вероятнее всего, что значительный перегиб на графиках зависимости проводимости от температуры определяется температурной зависимостью времени релаксации носителей, то есть вторым условием.

Обработка результатов позволила также определить энергию активации электрической проводимости в областях, где зависимость а = /(МТ) является экспоненциальной. Энергия активации электрической проводимости для диапазона температур 200 - 140 К, как правило, убывает с уменьшением влажности.

|МКЦ

- • ■

к

-■-45,5%

-•-36.6% 29,2 % -т-14,5% 8,3 % - -1 ■ Об. лед

Чо.

—т -Г"'

0,004 0,005 0,006 0.007 0.008 1/Т. К (250) (200) (167) (143) (125) (Т. К)

Рис. 4.

Зависимость <т„р от IV изменяет характер при низких влажностях от убывающей к возрастающей (рис. 5). Участок убывания при низких влажностях в пределах до 1Ут. сменяется участком роста а„г. Затем возрастание вновь сменяется убыванием при дальнейшем увеличении влажности. Качественно на-

блюдаемую зависимость можно связать с действием трех факторов: Двойной электрический слой (ДЭС) вследствие избыточности ионов Н,0* обладает повышенной проводимостью. На первом участке убывание о- обусловлено увеличением объема ДЭС в тонкой водяной пленке связанной воды. Второй участок (участок возрастания) объясняется наращиванием слоя воды и льда на гранулах ДС. При дальнейшем росте влажности происходит увеличение расстояния между гранулами и заполнение межгранульного перехода менее проводящим льдом. Это вызывает снижение а„г.

При изучении температурные зависимости действительной части е' комплексной диэлектрической проницаемости £ = е'-уе" ДС в СВЧ-диапазоне были получены следующие результаты:

1. При высоких влажностях ДС (лед из свободной воды) для всех материалов характерна зависимость е' = /(Г) подобная зависимости г'= /('/') для объемного льда. Для пористых ДС (МКЦ, активированный уголь) при малых влажностях, когда вода является связанной, в диапазоне температур 77 - 273К наблюдается малое по значениям изменение е'. Полученные температурные зависимости качественно согласуются с результатами, полученными другими авторами на содержащих кварц ДС.

2. Использовав интегральный метод [5] определено, что отрицательный знак

возникает при [(^У + с]е,-2с{]<0 или ^<(а'),>, = ^^ + где еН¥2г-

приращение относительного объемного содержания второй среды. Величины с, й£,- диэлектрические проницаемости первой и второй компонент двухфазной гетерогенной среды

В экспериментах <р наблюдались при малых влажностях. Следует полагать, что отрицательные значения е\ появляются в области связанной воды. Вместе с тем, повышенная проводимость области двойного электрического

з! 10'-

10'-

0,2 03

я 250 К

• 225 К

200 К

г 175 К

Рис. 5

слоя должна увеличивать миграционную поляризацию и, следовательно, диэлектрическую проницаемость. В этом случае уменьшение проводимости вызывает и уменьшение диэлектрической проницаемости.

Проведены исследования температурных зависимостей действительной е и мнимой е" частей комплексной диэлектрической проницаемости {е = е' - /-г") на частоте ЮГГц для ВДС на основе углеродсодержащих материалов.

, гмкц

¡мкц| -1-

-■-41,5% » 27.5% 22,5%

/V«

■ 41,5%

• 27,5%

22,5%

т 19%

1. °с

I "С

Рис. б. Зависимости г' и с" для ДС на основе МКЦ в СВЧ-диапазоне

Типичный вид зависимостей представлен на рис. 6. Обращает внимание то,

что для некоторых влажностей величина действительной части комплексной диэлектрической проницаемости принимает значения меньшие единицы, а

мнимой - меньше единицы и в ряде случаев меньше нуля, что свидетельствует

об отрицательной дисперсии в ДС. Описываемый эффект наблюдается более выраженно при низких влажностях, когда количество связанной воды больше, чем свободной, что позволяет связать рассматриваемый феномен с поведением связанной воды. Другой подход основывается на существовании плазменной частоты а>р колебаний протонов. Приведенная оценка показывает состоятельность гипотезы об ответственности плазменных колебаний протонов в слое связанной воды за значения е' <\. Следует отметить, что в экспериментах е"<0, что и предполагает теория диэлектрической проницаемости при плазменных колебаниях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Исследованы температурно-влажностные зависимости удельной теплоемкости ВДС на основе различных углеродсодержащих материалов (мел, микрокристаллическая целлюлоза, бумага, активированный уголь, оргстекло) в диапазоне температур 80-300 К. При этом:

а) Разработана методика анализа влажностных зависимостей удельной теплоемкости ВДС с целью выделения удельных теплоемкостей компонентов ДС;

б) Установлено, что удельная теплоемкость свободной воды в ДС тождественна удельной теплоемкости объемной воды;

в) Установлено, что удельная теплоемкость связанной воды больше, чем свободной.

2. С использованием калориметрического метода исследованы специфические особенности фазового перехода лед-вода в ВДС на основе различных материалов с углеродсодержащей основой. При этом установлено, что:

а) Удельная теплота плавления льда из свободной и объемной воды идентичны;

б) Результаты исследования влажностных зависимостей теплоты плавления льда позволили обосновать методику определения предела гигроскопичности и применить ее при исследовании фазы плавления ВДС на основе бумаги, целлюлозы, активированного угля и оргстекла;

в) Установлен эффект смещения плавления в область отрицательных температур, обусловленный размерным эффектом, и появление температурного интервала плавления льда, подобного существующим в твердых растворах.

3. Проведено исследование фазы представления льда в ВДС на основе угле-родсодержащих материалов.

а) Разработана и апробирована методика анализа экспериментальных результатов по исследованию предплавления льда, являющегося дисперсной фазой в ДС, на основе теории Френкеля-Хайта. Опираясь на кластерную модель образования флуктуаций Ю.Л. Хайта, определена характеристическая длина корреляции А, связывающая размер кластеров с! и параметры ячейки а\ с1 = а-А. Анализ связи между числом молекул во флуктуации и длиной корреляции позволил установить квазиплоскую форму флуктуаций. Кроме того, определено общее число флуктуаций вблизи точки плавления и их концентрация.

б) Обнаружены различия в механизмах образования флуктуаций предплавления льда в ДС с гранулами, содержащими каналы проникновения воды и не имеющими таковых.

в) Выявлено наличие двух фаз предплавления, отличающихся величиной энергии активации образования флуктуаций. Фаза с меньшей энергией активации образования флуктуации связана с флуктуационным предплавлением на границе пленки воды и льда. Фаза с большей энергией активации образования флуктуации связана с образованием хайтовских гетерофазных флуктуаций в объеме льда.

4. Исследованы температурные в диапазоне 77 - 300 К и влажностные зависимости удельной электрической проводимости ВДС с углеродсодержащими материалами на частоте 1 кГц. При этом установлен ряд закономерностей.

а) Выделено четыре характерные области на температурной зависимости в области отрицательных температур удельной электрической проводимости. В первой области (77К<Т<140К) наблюдается слабая зависимость удельной проводимости от температуры. Образцы с низкими влажностями имеют относительно высокую проводимость, напротив образца с высокими влажностями -

низкую. Вторая область (140К<Т<200К) характеризуется возрастанием удельной электрической проводимости, что связано с началом тепловой генерации носителей тока. Третья область (200К<Т<230К) приходится на интервал температур, где наблюдается перегиб в температурных зависимостях. В четвертой области температур (230 - 268К) наблюдается экспоненциальная зависимость <7(1/7") для всех исследованных влажностей. При приближении к г = 0"С рост а увеличивается, что можно объяснить предплавлением льда в ДС.

б) На температурных зависимостях существующий максимум в области (200К<Т<230К) обусловлен тем фактом, что убывающее с увеличением температуры время релаксации г Ь-ориентационных дефектов во льду проходит через состояние ш - \, когда е, и соответственно а = е-,е0& по теории Дебая принимают экстремальные значения;

в) На влажностных зависимостях удельной электрической проводимости а имеется область убывания. Этот факт связан, во-первых, с тем, что незамерзающая пленка связанной воды на поверхности гранул по причине существования двойного электрического слоя имеет более высокую проводимость и, во-вторых, с увеличением сопротивления льда по причине роста толщины его слоя между гранулами;

г) Энергия активации электропроводности для диапазона температур 200 -140 К убывает с уменьшением влажности.

5. Проведены исследования по изучению температурных (в диапазоне 77 -300 К) и влажностных зависимостей действительной части комплексной диэлектрической проницаемости на частоте 1 кГц.

а) Полученные температурные зависимости качественно согласуются с результатами, полученными другими авторами на содержащих кварц ДС. С увеличением температуры в области ее отрицательных значений при Т>140 К наблюдается рост диэлектрической проницаемости. Указанный рост обусловлен в первую очередь уменьшением времени релаксации Ь-релаксаторов и ростом их концентрации. Кроме того, при приближении к 1 = 0" С такой рост можно объяснить повышением роли миграционной поляризации, так как при этом наблюдается резкое возрастание и электрической проводимости.

б) Влажностные зависимости с(IV) на частоте 1 кГц демонстрируют немонотонное изменение действительной части комплексной диэлектрической проницаемости с увеличением содержания влаги в ДС. В области связанной воды, диэлектрическая проницаемость падает с увеличением влагосодержания. Это позволяет установить максимальные значения диэлектрической проницаемости ех связанной воды, которые оказались значительно меньшими, чем высокочастотная . Данный факт позволяет предположить существование областей связанной воды с отрицательными значениями е\ Вместе с тем, обсуждаемое поведение диэлектрической проницаемости, возможно, связано с подобным пове-

дением проводимости в силу специфических особенностей диффузионной части двойного электрического слоя.

6. Проведены исследования по изучению температурных (в диапазоне температур 77 - 300 К) и влажностных зависимостей действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости ВДС на основе углеродсо-держащих материалов (микрокристаллическая целлюлоза, бумага, активированный уголь и оргстекло) на частоте 10 ГГц:

а) Обнаружено, что при температурах, меньших / = -100"С, при некоторых влажностях, наблюдается уменьшение действительной части комплексной диэлектрической проницаемости до значений, близких к 1, до значений меньших 1, а в некоторых случаях до отрицательных значений;

б) На основе интегрального и рефракционного подходов показано, что указанный эффект связан с состояниями лед-вода, имеющими отрицательные значения действительной части комплексной диэлектрической проницаемости;

в) Для объяснений данного эффекта применена модель, базирующаяся на гипотезе существования плазменных колебаний протонов.

Цитируемая литература:

1. Брандгу A.A. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. - М.: Изд-во физ.-мат. лит-ры. 1963. 404 с.

2. Битюцкая Л.А. Переходные процессы и наноструктурирование при плавлении германия /Л.А. Битюцкая, Е.С. Машкина, A.B. Горлищев //Материалы II Всероссийской конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах" (ФАГРАН-2004), Воронеж: 1015 октября 2004 г. Том 2. - С. 351-354

3. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. - М.: Изд-во МГУ. 1987.- 170 с

4. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы /А.И. Гусев, A.A. Рампель // М.: Физматлит, 2001. - 224 с.

5. Челидзе Т.П. Электрическая спектроскопия гетерогенных систем. /Т.Л. Челидзе, А.К. Деревянко, О.Д. Куриленко - Киев: Наукова думка, 1977. - 231 с.

Основные научные результаты, включённые в диссертацию, опубликованы в следующих работах:

1. Колосов Г.Д., Бардюг Д.Ю. Анализ предплавления льда во влагосодержа-щих дисперсных средах // Журнал «Письма в ЖТФ», вып. 14, том ЗЗ.С.-Пб.: 2007 г. С. 80-86. (0,4 печ. л., авторских 50%)

2. Бардюг Д.Ю., Ворожцова Л.А.. Ешевский О.Ю., Ильии В.А., Копосов Г.Д. Исследование фазовых переходов в пленках связанной воды на поверхности гранул дисперсных систем диэлектрическим методом. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 1. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2002. С. 50 - 57. (0,25 печ. л., авторских 20%)

3. Бардюг Д.Ю., Ешевский О.Ю., Ильин В.А.. Колосов Г.Д. Исследование фазы предплавления льда в дисперсных системах на основе органических материалов. //Физический вестник Поморского университета, Выпуск 1. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2002. С. 57 - 65. (0,3 печ. л., авторских 30%)

4. Колосов Г.Д., Бардюг Д.Ю., Ешевский О.Ю., Ильин В.А. Исследования теплоемкости влагосодержащей порошковой целлюлозы в интервале температур -160°С 20"С. //XIV Международные Ломоносовские чтения. Сборник научных трудов. - Архангельск: Поморский государственный университет, 2002. С. 384 - 386. (0,2 печ. л., авторских 25%)

5. Колосов Г.Д., Ешевский О.Ю., Бардюг Д.Ю. Фазовые переходы воды в дисперсных системах на основе органических материалов. //Материалы Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (ФАГРАН-2002). - Воронеж. ВГУ, 2002. С. 452 - 453. (0,5 печ. л., авторских 30%)

6. Колосов Г.Д., Бардюг Д.Ю., Софронов Е.Л., Сидоров Д.Б. Влажностные и полевые зависимости магнитной восприимчивости древесной муки. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 2. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2003. С. 29 - 33. (0,2 печ. л., авторских 20%)

7. Бардюг Д.Ю., Ешевский О.Ю., Ильин В.А. Наблюдение сегнетоэлектрической фазы во влагосодержащей дисперсной системе на основе бумаги в низкотемпературной области. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 2. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2003. С. 42 -44. (0,2 печ. л., авторских 30%)

8. Колосов Г.Д., Бардюг Д.Ю. Исследование температурных зависимостей электрической проводимости влагосодержащей микрокристаллической целлюлозы при охлаждении до 77К. // XV Международные Ломоносовские чтения. Сборник научных трудов. - Архангельск: Поморский государственный университет, 2003. (0,3 печ. л., авторских 50%)

9. Ешевский О.Ю.. Бардюг Д.Ю., Ильин В.А. Влияние тонких пленок воды на тепловые и диэлектрические свойства дисперсной среды на основе порошковой целлюлозы в области низких температур // Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. Краснодар, 27-30 сентября 2004 г. - т.2. - С. 100 - 101. (0,1 печ. л., авторских 40%)

10. Колосов Г.Д., Ешевский 0.10, Бардюг Д.Ю. Термодинамические свойства дисперсной фазы воды в порошке оргстекла в интервале температур 77 - 290 К. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 3. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2004. С. 32 - 41. (0,4 печ. л., авторских 40%)

11. Колосов Г.Д., Бардюг Д.Ю., Голенищева И. П. Электрическая проводимость влагосодержащего порошка активированного угля в диапазоне температур 77 - 300 К. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 3. - Архангельск: Помор-

ский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2004. С. 42 - 46. (0.25 псч. л., авторских 40%)

12. Бардюг Д.Ю., Копосов Г.Д.. Ильин В.А. Калориметрические исследования вла-госодержащего порошка активированного угля в диапазоне температур 100 - 290 К. //Физический вестник Поморского университета. Выпуск 3. - Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 2004. С. 60 - 68. (0,4 печ. л., авторских 35%)

13. Бардюг Д.Ю., Ильин В.А., Копосов Г.Д. Особенности диэлектрических свойств свободной и связанной воды во влагосодержащем порошке активированного угля в диапазоне температур 100 - 290 К. // Материалы II Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах («ФАГРАН - 2004»), Воронеж. 10-15 октября 2004 г. Том 2. С. 596 - 598. (0,2 печ. л., авторских 30%)

14. Копосов Г.Д., Бардюг Д.Ю., Ешевский О.Ю. Особенности электрофизических свойств пленок связанной воды во влагосодержащих дисперсных средах в области отрицательных температур // Пленки - 2004: Материалы Международной научной конференции "Тонкие пленки и наноструктуры". 7-10 сентября 2004 г. Москва - М: МИРЭА, 2004, часть 1. С. 156-158. (0,2 печ. л., авторских 30%)

15. Бардюг Д.Ю., Копосов Г.Д., Ильин В.А. Оценка количества гетерофазных флуктуации во азагосодержащнх дисперсных средах. // Физический вестник Поморского университета: Сб. науч. тр. Вып. 4. - Архангельск: Поморский университет, 2005 г. С. 49-54. (0,4 печ. л., авторских 30%)

16. Бардюг Д.Ю., Копосов Г.Д. Исследование образования флуктуация в процессе предплавления льда в дисперсных средах, содержащих влагах // Двенадцатая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-12; Новосибирск): Материалы конференции, тезисы докладов. Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2006. С. 87-88. (0,1 печ. л., авторских 50%)

Подп. кпеч. 21.10.2010 Объем 1.25п.л. 3аказ№113 ТирЮОэкз.

Типография Mill У

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.!.

Введение.

1.1 Многокомпонентные дисперсные системы естественного природного) и искусственного происхождения.

1.2. Формы влаги в дисперсных средах.

1.3 Связанная вода в дисперсных средах.

1.4. Фазовые переходы воды в ДС.

1.5. Диэлькометрия дисперсных сред содержащих влагу.

1.6 Электрическая спектроскопия дисперсных сред, содержащих влагу.

Выводы и задачи исследования.

ГЛАВА II. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Калориметрические измерения удельных теплофизических свойств дисперсных сред.56

2.2. Измерение диэлектрических свойств дисперсных сред в СВЧ диапазоне.67

2.3. Измерение электрофизических свойств дисперсных сред на частоте 1 кГц.74

2.4. Подготовка образцов к измерениям.76

б) результаты исследования влажностных зависимостей теплоты плавления льда позволили обосновать методику определения предела гигроскопичности и применить ее при исследовании фазы плавления ВДС на основе бумаги, целлюлозы, активированного угля и оргстекла; в) установлен эффект смещения плавления в область отрицательных I температур, обусловленный размерным эффектом, и появление температурного интервала плавления льда, подобного существующим в твердых растворах.

3. Проведено исследование фазы предплавления льда в ВДС на основе углеродсодержащих материалов. а) Разработана и апробирована методика анализа экспериментальных результатов по исследованию предплавления льда, являющегося дисперсной фазой в ДС, на основе теории Френкеля-Хайта. Опираясь на кластерную модель образования флуктуаций Ю.Л. Хайта, определена характеристическая длина корреляции А, связывающая размер кластеров с1 и параметры ячейки а: с1 = а-А. Анализ связи между числом молекул во флуктуации и длиной корреляции позволил установить квазиплоскую форму флуктуаций. Кроме того, определено общее число флуктуаций вблизи точки плавления и их концентрация. б) Обнаружены различия в механизмах образования флуктуаций предплавления льда в ДС с гранулами, содержащими каналы проникновения воды и не имеющими таковых. в) Выявлено наличие двух фаз предплавления, отличающихся величиной энергии активации образования флуктуаций. Фаза с меньшей энергией активации образования флуктуации связана с флуктуационным предплавлением на границе пленки воды и льда. Фаза с болыпёй энергией активации образования флуктуации связана с образованием хайтовских гетерофазных флуктуаций в объеме льда.

4. Исследованы температурные в диапазоне 77 - 300 К и влажностные зависимости удельной электрической проводимости ВДС с углеродсодержащими материалами на частоте 1 кГц. При этом установлен ряд закономерностей. а) Выделено четыре характерные области на температурной зависимости в области отрицательных температур удельной электрической проводимости. В первой области (77К<Т<140К) наблюдается слабая зависимость удельной проводимости от температуры. Образцы с низкими влажностями имеют относительно высокую проводимость, напротив образца с высокими влажностями — низкую. Вторая область (140К<Т<200К) характеризуется возрастанием удельной электрической проводимости, что связано с началом тепловой генерации носителей тока. Третья область (200К<Т<230К) приходится на интервал температур, где наблюдается перегиб в температурных зависимостях. В четвертой области температур (230 - 268К) наблюдается экспоненциальная зависимость о-(1/Г) для всех исследованных влажностей. При приближении к / = 0°С рост а увеличивается, что можно объяснить предплавлением льда в ДС. б) На температурных зависимостях существующий максимум в области (200К<Т<230К) обусловлен тем фактом, что убывающее с увеличением температуры время релаксации г Ь-ориентационных дефектов во льду проходит через состояние сот = 1, когда е2 и соответственно ст = £2в0а> по теории Дебая принимают экстремальные значения; в) На влажностных зависимостях удельной электрической проводимости а имеется область убывания. Этот факт связан, во-первых, с тем, что незамерзающая пленка связанной воды на поверхности гранул по причине существования двойного электрического слоя имеет более высокую проводимость и, во-вторых, с увеличением сопротивления льда по причине роста толщины его слоя между гранулами; г) Энергия активации электропроводности для диапазона температур 200 — 140 К убывает с уменьшением влажности.

5. Проведены исследования по изучению температурных (в диапазоне 77 -300 К) и влажностных зависимостей действительной части комплексной диэлектрической проницаемости на частоте 1 кГц. а) Полученные температурные зависимости качественно согласуются с результатами, полученными другими авторами на содержащих кварц ДС. С увеличением температуры в области ее отрицательных значений при Т>140 К наблюдается рост диэлектрической проницаемости. Указанный рост обусловлен в первую очередь уменьшением времени релаксации Ь-релаксаторов и ростом их концентрации. Кроме того, при приближении к / = 0"С такой рост можно объяснить повышением роли миграционной поляризации, так как при этом наблюдается резкое возрастание и электрической проводимости. б) Влажностные зависимости б (iv) на частоте 1 кГц демонстрируют немонотонное изменение действительной части комплексной диэлектрической проницаемости с увеличением содержания влаги в ДС. В области связанной воды, диэлектрическая проницаемость падает с увеличением влагосодержания. Это позволяет установить максимальные значения диэлектрической проницаемости е8 связанной вод*л, которые оказались значительно меньшими, чем высокочастотная . Данный факт позволяет предположить существование областей связанной воды с отрицательными значениями б'. Вместе с тем, обсуждаемое поведение диэлектрической проницаемости, возможно, связано с подобным поведением проводимости в силу специфических особенностей диффузионной части двойного электрического слоя.

6. Проведены исследования по изучению температурных (в диапазоне температур 77 - 300 К) и влажностных зависимостей действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости ВДС на основе углеродсодержащих материалов (микрокристаллическая целлюлоза, бумага, активированный уголь и оргстекло) на частоте 10 ГГц: а) Обнаружено, что при температурах, меньших / = -100°С, при некоторых влажностях, наблюдается уменьшение действительной части комплексной диэлектрической проницаемости до значений, близких к 1, до значений меньших 1, а в некоторых случаях до отрицательных значений; б) На основе интегрального и рефракционного подходов показано, что указанный эффект связан с состояниями лед-вода, имеющими отрицательные значения действительной части комплексной диэлектрическои проницаемости; в) Для объяснений данного эффекта применена модель, базирующаяся на гипотезе существования плазменных колебаний протонов.

179

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Ананян A.A. Исследование системы каолинит - вода методом спинового эха /A.A. Ананян, Г.Ф. Голованова, В.Ф. Волкова //В кн.: Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.4. - М.: Изд-во МГУ. №4. 1977. - С. 172-177

2. Ананян A.A. О значении короткодействующих сил при кристаллизации воды в тонкодисперсных горных породах /Связанная вода в дисперсных системах. -М.: Изд-во МГУ. № 2. 1972. С. 175-179

3. Ананян A.A. О понижении температуры замерзания грунтов и фазовых переходах воды в лед в мерзлых грунтах /В кн.: Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.4. -М.: Изд-во МГУ. №4. 1977

4. Ананян A.A. Особенности воды в промерзающих тонкодисперсных горных породах /В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах. Сб. докладов IV конференции по поверхностным силам под ред. Б.В. Дерягина. -М.: Наука. 1972. С. 269-270

5. Ананян A.A. Связанная вода в дисперсных системах. М.: Изд-во МГУ. №5.1980. С. 90-97

6. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. -Киев: Наукова думка, 1979 г.

7. Бахтина Е.Ю. Исследование диэлектрических свойств влажных дисперсных систем радиофизическими методами. Дисс. канд. физ.-мат. наук. -М. 1998.-154 с

8. Бахтина Е.Ю. Исследование диэлектрических свойств песка при криогенных температурах /Е.Ю. Бахтина, В.А. Ильин //Радиотехника и элек.троника. 1999. Т. 44. № 8. С. 1010 - 1012

9. Бахтина Е.Ю. Фазовые переходы в тонких пленках связанной воды на поверхности гранул дисперсной системы /Е.Ю. Бахтина, В.А. Ильин, В.Е. Смородин //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. № 8. С. 110 - 112.

10. Беспятых Ю.И. Поверхностные поляритоны на границе раздела композитных сред, обладающих дисперсией диэлектрической и магнитной проницаемости /Ю.И. Беспятых, И.Е. Дикштейн, Д.И. Ермаков // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 4. С. 449-^458.

11. Бижигитов Т.Б. Фазовая диаграмма льда и сжимаемость его различных модификаций при высоких давлениях (0-2 500 МПа) и низких температурах (90 300 К). Дисс. канд. физ.-мат. наук. - М. 1987

12. БлейкморДж. Физика твердого тела. Пер с англ.- М.: Мир. 1988. 606с

13. Бобров П.П. Собственное и рассеянное СВЧ-излучение почв, покрытых растительностью. /П.П. Бобров, Т.А. Сологубова, B.C. Эткин //ИКИ АН СССР ПР.-1082. 1986. 67 с

14. Богородицкий Н.П. и др. Теория диэлектриков. М.; Д.: Энергия, 1965. 344 с.

15. Богородский В.В. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. /В.В. Богородский, В.П. Гаврилов — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. -384 с.

16. Богородский В.В. Радиогляциология. /В.В. Богородский, Ч.Р. Бентли, П. Гудмансен Л.: Гидрометеоиздат. 1983. - 308 с

17. Богородский В.В. Физика льда и океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1980

18. Богородский В.В. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. /В.В. Богородский, В.П. Таврило Л.: Гидрометеоиздат. 1980. — 384с

19. Бордонский Г. С. Влияние перколяции на диэлектрические свойства мерзлых дисперсных сред /Г.С. Бордонский, Т.Г. Филиппова // Конденсированные среды и межфазные границы; 2002. Т. 4. № 1. т- С. 21-26.

20. Бордонский Г.С. Диэлектрические свойства легкого (Н20) и тяжелого (D20) льдов при измерениях в резонаторах. /Г.С. Бордонский, С.Д. Крылов,

21. Т.Г. Филиппова //Деп. ВИНИТИ 04.07.2000. № 774-800. 40 с.i

22. Бордонский Г.С. Использование многочастотной диэлектрометрии для изучения физико-химических процессов в мерзлых дисперсных средах. /Г.С. Бордонский, Т.Г. Филиппова //Деп. ВИНИТИ 24.03.2000. № 778-800. -40 с

23. Бордонский Г. С. Электромагнитное изучение криогенных природных сред. Дисс. докт. физ.-мат. наук. -М. 1994. 321 с

24. Бороздин B.C. Динамика образования льда на контакте смерзающихся частиц. /Физико-химические процессы в промерзающих грунтах и способы управления ими. Сб. трудов №64. — М.: Стройиздат. 1974

25. Боярский Д.А. Учет диэлектрических свойств связанной воды при моделировании эффективной диэлектрической проницаемости почв в СВЧ-диапазоне /Д.А. Боярский, В.В. Тихонов // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. №4.-С. 446-454.

26. Брандт A.A. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.:Изд-во физ.-мат. лит-ры, 1963. 404 с.

27. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями s и /л // УФН. 1967. Т. 92. Вып. 3. — С. 517—526.

28. Веселаго В.Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления // УФН. 2003. Т. 173. № 7. С. 79р-794.

29. Вода и водные растворы при температурах ниже 0°С. Под ред. Ф.Франкса. Пер. с англ. — Киев: Наукова думка. 1985. — 338с

30. Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: Изд-во МГУ. 1986. - 234 с

31. Габуда С.П. Связанная вода. Факты и гипотезы. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1982. - 160 с

32. Геологический словарь. М.: Недра. 1978. - 942 с

33. Геращенко O.A. и др. Температурные измерения. Справочник. Киев: Наукова думка. 1984.

34. Гинзбург B.JI. О физике и астрофизике. — М.: Бюро Квантум. 1995.

35. Гляциологический словарь. Под ред. В.М. Котлякова Л.: Гидрометеоиздат. 1984. — 528 с

36. Гуриков Ю.В. Структура воды в диффузной части двойнбго слоя. /В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках. Сб. докладов VI конференции по поверхностным силам. Отв. ред. Б.В. Дерягин. — М.: Наука. 1979

37. Гусев A.A. Спектры диэлектрической релаксации воды, адсорбированной на силикагеле /A.A. Гусев, Ю.А. Гусев, H.H. Непримеров //Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.5. М.: Изд-во МГУ. 1980.-С.110

38. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы /А.И. Гусев, A.A. Рампель // М.: Физматлит, 2001. 224 с.

39. Дертолъц В. Ф. Мир воды. Л.: Недра. 1979. - 254 с

40. Дерягин Б.В. Изучение граничной вязкости жидкости методом сдувания на движущейся подложке /Б.В. Дерягин, В.М Старов, E.H. Хромова //В кн.: Поверхностные силы и граничные слои жидкостей. Под ред. Б.В. Дерягина. -М.: Наука. 1983. С. 164-168

41. Дерягин Б.В. Свойства тонких слоев воды вблизи твердых поверхностей /Б.В. Дерягин, З.М. Зорин, В.Д. Соболев, Н.В. Чураев //.В кн.: Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 5. М.: Изд-во МГУ. 1980.-С. 4-13

42. Дистанционное зондирование в метеорологии, океанографии и гидрологии. Под ред. Крекнелла. М.: Мир. 1984. — 535 с

43. Добровольский В.В. Практикум по географии почв с основами почвоведения. М.: Просвещение. 1982. 127 с

44. Духин С.С. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных средах и полиэлектролитах. /С.С. Духин, В.Н. Шилов Киев: Наукова думка, 1972.-258 с.4

45. Ешевский О.Ю. Низкотемпературный калориметр на анизотропных термоэлементах. /О.Ю. Ешевский, В.А. Ильин, Г.Д. Колосов //Учебный эксперимент в высшей школе. Саранск. 2000. №2. - С. 23 - 27.

46. Ешевский О.Ю. Фазовые переходы в пленках связанной влаги в многокомпонентных дисперсных средах природного и искусственного происхождения: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Архангельск, 2003. 189 с.

47. Жаппаров К. Т. Фазовые диаграммы и физические свойства льда при высоком давлении и низких температурах. Дисс. канд. физ.-мат. наук. — М. 1996.- 120 с

48. Железный Б.В. Об изменении плотности воды вблизи твердой поверхности /Связанная вода в дисперсных структурах. М.: Изд-во МГУ. №1. 1970. -С.97-102

49. Жиленков И.В. Диэлектрический метод исследования воды в адсорбированном состоянии /И.В. Жиленков, Э.Г. Некрасова //Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.З. М.: Изд-во МГУ. 1974. — С.42-61.

50. Загоскин В.В. Зависимость диэлектрической проницаемости влажных дисперсных материалов от температуры /В.В. Загоскин, В.М. Нестеров, Е.А.

51. Замотринская, Т.Г. Михайлова //Известия вузов. Физика. Томск: Изд-во Томского ун-та. №1. 1982. - С. 65-67

52. Зацепина Т.Н. // ЖСХ. 1969. С. 211.

53. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. М.: Изд-во МГУ. 1987.- 170 с

54. Злочевская Р.И. Образование поверхностных пленок и слоев воды /Р.И. Злочевская, В.А. Королев //Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: Изд-во МГУ. 1988. - С. 4-18

55. Злочевская Р.И. Формы влаги в дисперсных системах /В кн.: Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: Изд-во МГУ.1988.-С. 67-73

56. Ильин В.А. О температурной зависимости диэлектрическойпроницаемости мерзлого песка /В.А. Ильин, В.Ю. Райзер и др.

57. Радиотехника и электроника. Т. 40. № 12. С. 1882-1886.

58. Калашников С.Г. Электричество. -М.: Наука, 1985. 576 с.

59. Кауричев И.С. Почвоведение./ И.С. Кауричев, Н.П. Панов, H.H. Розов и др //Под ред. И.С. Кауричева. 4-е изд. перераб. и доп. М.: Агропромиздат.1989.-719 с

60. Квливидзе В.И. Изучение адсорбированной воды методом ЯМР /Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.1. М.: Изд-во МГУ. 1970.-С. 41-45

61. Квливидзе В.И. Свойства поверхностных пленок и слоев воды / В.И.I

62. Квливидзе, A.B. Краснушкин, Р.И. Злочевская //В кн.: Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: Изд-во МГУ. 1988. - С. 48-67

63. Квливидзе В.И. Свойства тонких слоев воды по данным метода ЯМР. /В.И. Квливидзе, А.Б. Курзаев //В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках. Сб. докладов VI конференции по поверхностным силам. Отв. ред. Б.В. Дерягин. -М.: Наука. 1979

64. Квливидзе В.И. и др. Структура поверхностных пленок и слоев воды /В кн.: Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. М.: Изд-во МГУ. 1988.-С. 32-48

65. Клеточная стенка древесины и ее изменения при химическом воздействии. — Рига: 1972. 511 с

66. Клещенко В.Н. Исследование диэлектрических свойств влажных засоленных почвогрунтов при положительных и отрицательных температурах: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Томск, 2002. 198 с.

67. Клещенко В.Н. Модель диэлектрической проницаемости для влажных засоленных почвогрунтов. /В.Н. Клещенко, С.А. Комаров, В.Л. Миронов -Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2000. — 54 с.

68. Колосовская Е.А. Физические основы взаимодействия древесины с водой. / Е.А. Колосовская, С.Р. Лоскутов, Б.С. Чудинов Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1989. - 215 с

69. Комаров С.А. Аэрокосмическое зондирование гидрологического состояния почв радиофизическими методами./ С.А. Комаров, В.Л. Миронов,

70. A.Н. Романов Барнаул. 1997. - 101 с

71. Комаров С.А. Диэлектрические свойства песка, содержащегокристаллогидраты минеральных солей. /С.А. Комаров, В.Л. Миронов, А.Н.

72. Романов Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2000. - 15 с.

73. Комаров С.А. Микроволновое зондирование почв. /С.А. Комаров,

74. B.Л. Миронов Новосибирск: Науч.-изд. центр СО РАН, 2000. - 289 с.

75. Конуэй Б.Е. Современные аспекты'электрохимии. М: Мир, 1967. 55с.

76. Колосов Т.Д. Предплавление льда во влагосодержащих дисперсных средах:эксперимент и проблемы теории // Вестник Поморского университета.

77. Научный журнал. Архангельск: Поморский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 2005. №1(7). С. 98-104.

78. Колосов Г. Д. Проблемы физики влагосодержащих дисперсных систем в области отрицательных температур: Монография. Архангельск: Поморский университет, 2004. - 125 с.

79. Королев В. А. Связанная вода в горных породах: новые факты ипроблемы. // Соросовский образовательный журнал. 1996. №9. С. 79-85

80. Кречетов КВ. Сушка древесины. М.: 1980. - 432 с

81. Кульчицкий Л.И. Природа гидратации глинистых минералов и гидрофильность глинистых пород /Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч.тр. Вып.2. М.: Изд-во МГУ. 1972. - С. 114-140

82. Лайнс М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. /М. Лайнс, А. Глас. Пер. с англ. М.: Мир. 1981. - 736 с

83. Ландау Л.Д. Теоретическая физика. /Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц // Т.2. Теория поля. М.: Наука. 1988

84. Ландау Л.Д. Электродинамика сплошных сред. /Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. -М.: Физматгиз, 1959. 532 с.

85. Математический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. 1988. - 845 с

86. Маэно Н. Наука о льде. М.: Мир. 1988. - 232 с

87. Мецик М.С. Изучение инфракрасных спектров поглощения тонких пленок воды между кристаллами слюды /М.С. Мецик, Т.И. Шишелова, Г.Т. Тимощенко //В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных структурах. М.: Наука. 1972. - С. 196-199

88. Мецик М.С. Свойства водных пленок между пластинками слюды /В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах. Сб. докладов IV конференции по поверхностным силам под ред. Б.В. Дерягина. -М.: Наука. 1972.-С. 189-193

89. Миронов B.JI. Влияние засоленности на диэлектрические свойства влажных грунтов при положительных и отрицательных температурах /B.JI. Миронов, С.А. Комаров, В.Н. Клещенко //ИЗК 1997. №2 С.37-44

90. Миронов B.JI. Влияние связанной воды на диэлектрические свойства увлажненных мерзлых грунтов /B.JI. Миронов, С.А. Комаров, В.Н. Клещенко // ИЗК М. №3. 1996.-С.З-10

91. Пехович А.И. Основы гидроледотермики. JL: Энергратомиздат. 1983.-200 с.

92. Пешель Г. Влияние электролитов на структуру воды вблизи поверхностей плавленого кварца /Г. Пешель, П. Белоушек //В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках. Сб. докладов VI конференции по поверхностным силам. Отв. ред. Б.В. Дерягин. М.: Наука. 1979

93. Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах. Сб. докладов IV конференции по поверхностным силам под ред. Б.В. Дерягина. -М.: Наука. 1972.-327 с

94. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. Ç6. науч. тр. под ред. Б.В.Дерягина. М.: Изд-во МГУ. 1988

95. Размытые фазовые переходы: Межведомственный сборник науч. тр., Латв. ГУ, каф. теор. физ. Рига. 1979. — 175 с

96. Райзер В.Ю. Микроволновая диагностика поверхностного слоя океана /В.Ю. Райзер, И.В. Черный СПб.: Гидрометеоиздат. 1994. - 231 с

97. Р'ебиндер П.А. О формах связи влаги с материалами в процессе сушки. Труды Всесоюзного научно-исследовательского совещания по интенсификации сушки материалов. Профиздат. 1958

98. Ролов Б.Н. Термодинамика фазовых переходов в сегнедчэактивных твердых растворах. /Б.Н. Ролов, В.Э. Юркевич Рига: Зинатне. 1978. - 216 с

99. Ролов Б.Н. Физика размытых фазовых переходов. /Б.Н. Ролов, В.Э. Юркевич Ростов на Дону: Издательство Ростовского ун-та. 1983. - 319 с

100. Русанов А.И. Метод двух разделяющих поверхностей в термодинамике тонких пленок /Поверхностные силы и граничные слои жидкостей. -М.: Наука. 1983. 152-159

101. Савельев Б.А. Гляциология. М.: МГУ. 1991. - 288 с

102. Сборник физических констант. M.-JL: ОНТИ. 1937. 568 с

103. Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 1. — М.: Изд-во МГУ. 1970

104. Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 2. М.: Изд-во МГУ. 1972

105. Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 3. М.: Изд-во МГУ. 1974

106. Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 4. М.: Изд-во МГУ. 1977

107. Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 5. М.: Изд-во МГУ. 1980. - 200 с

108. Силин P.A. О средах с отрицательной дисперсией /P.A. Силин, И.П. Чепурных //Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. № 10. С. 1212-1217.

109. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная. — М.: Знание. 1987. -176 с

110. Синюков В.В. Структура одноатомных жидкостей, воды, и водных растворов электролитов. М.: Наука. 1976. - 256 с

111. Слободчикова C.B. Диэлектрические и излучательные свойства мерзлых песчаных почв в СВЧ-диапазоне волн. Дисс. канд. физ.-мат. наук. М. 1993.- 148 с

112. Смородин В.Е. О топологической структуре и физических свойствах пленок на энергетически неоднородных поверхностях //Поверхность. Физика, химия, механика. М. 1991. №12. - С. 85-91

113. Соболев В.А. Исследования свойств воды на поверхности аэросила методом количественной инфракрасной спектроскопии /В.А. Соболев, A.A.

114. Чуйко, В.А. Тертых, В.М. Мащенко //Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып. 1-М.: Изд-во МГУ. 1970. С. 62-73

115. Современная теория капиллярности/ Под ред. А.И. Русанова. JL: 1980.-340 сI

116. Сологубова Т. А. Собственное радиоизлучение и диэлектрические свойства малоувлажненных почв на СВЧ. Дисс. канд. физ.-мат. наук. М. 1987.-187 с.

117. Сосновский Ю.М. Влияние степени засоленности на электрофизические свойства песка в СВЧ диапазоне волн. // Дисс.' канд. физ.-мат. наук. М. 1995. 151 с

118. Справочник физических констант горных' пород. Под ред. С. Кларка. М.: Мир. 1969. - 544 с

119. Струков Б.А. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. /Б.А. Струков, А.П. Леванюк М.: Наука. Физматлит. 1995. - 304 с

120. Танкаева JT.K. Исследование связанной воды в глинистых песчаниках. /Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.З. — М.: Изд-во МГУ. 1974. С.20-32

121. Тарасееич Ю.И. О структуре граничных слоев воды в минеральных дисперсиях /Поверхностные силы и граничные слои жидкостей. Сб. статей под ред. Б.В. Дерягина. -М.: Наука. 1983. С. 147-151

122. Тихонов В.В. Электродинамические модели природных дисперсных сред в СВЧ-диапазоне. Дисс. канд. физ.-мат. наук. М. 1996. - 195 с

123. Тонконогов М.П. Диэлектрическая спектроскопия кристаллов с водородными связями. Протонная релаксация //УФН, 1998, т. 168, №1, С. 24-54

124. Уббелоде А. Плавление и кристаллическая структура. М.: Мир, 1969.-231 с

125. Уолли Е. Проблемы структуры льда /Международный симпозиум по физике льда 9-14 сент. 1968 г. в г.Мюнхене. Обзор докладов. — Л.: Гидрометеоиздат. 1973. С.11

126. Физика льда. Обзор докладов международного симпозиума по физике льда, состоявшегося 9-14 сентября 1968 г. в г. Мюнхене. — Л.: Гидрометеоиздат. 1973. 156 с

127. Филиппова Т. Г. Диэлектрические свойства увлажненных природных и искусственных дисперсных сред при криогенных температурах: Дис. . канд. физ.-мат наук. Чита, 2003. 147 с.

128. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975. -584 с

129. Фридрихсбург Д. А. Курс коллоидной химии. — Л.: Химия. 1984

130. Фролов АД. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. 515 с.

131. Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: Изд-во иностр. литер. 1961

132. Чеверев В.Г. Классификация влаги в мерзлых грунтах /Мерзлые породы и криогенные процессы. Сб. науч. тр. Отв. ред. Г.И. Дубиков. — М.: Наука. 1991.-С.7-17

133. Челидзе Т.Л. Электрическая спектроскопия гетерогенных систем. /Т.Л. Челидзе, А.К. Деревянко, О.Д. Куриленко Киев: Наукова думка, 1977. -231 с.

134. Черняк Г.Я. Электрические и водно-физические свойства рыхлых горных пород. М.: ОИТИ ВИЭМС. 1969. - 60 с

135. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. 1984. - 272 с

136. Шутко A.M. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. — М.: Наука. 1986. 190 с

137. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. Пер. с англ. -Л.: Гидрометеоиздат. 1975. 280с <

138. Юбелът Р. Определитель горных пород. /Р. Юбельт, П. Шрайтер -М.: Мир. 1977. 240 с

139. Юхневич Г.В. Применение инфракрасной спектроскопии для изучения воды в минералах /Связанная вода в дисперсных системах. Сб. науч. тр. Вып.1. -М.: Изд-во МГУ. 1970. С. 11-24

140. Яшкичев В.И. Вода, движение молекул, структура, межфазные процессы и отклик на внешнее воздействие. М.: АГАР. 1996. - 86 с

141. Araki Т. Measurement dielectric properties of frozen soils /Т. Araki, N. Maeno //L.T.S ser. A. Phys. Sci. 1989. № 48. P. 27-40.

142. Arcane S.A. Investigation of dielectric properties of some frozen materials using cross — borehole radiowave pulse transmissions. /S.A. Arcone, A.J. Delaney //USA CRREL. Rep. 89 4, 1989. - 19 p.

143. Arcone S.A. Pulse transmission trough frozen soilt. USA CREL. PER. 84 17, 1984.- 10 p.

144. Auty R.P. Dielectric properties of ice and solid D20 /R.P. Auty, R.H. Cole //The Journal of Chemical Physics. 1952. V.20. №5. P. 13 09-1314

145. Bilgram JH. Granicher H Phys. Condens. Mater. 18 275 (1974) 151 .BjerrumN. //Science. 1952. 115.-P. 385.

146. Bordonski G.S. Loss-factor Behavior of Freshwater Ice at 13.4 and 37.5 GHz /G.S. Bordonski, S.D. Krylov // IEEE Trans. Georsci. Renot Sensing, 2 May 1998. V. 36. № 2. P. 678-680.

147. Boyarskii D.A. The Influence of Stratigraphyon Microwave Radiation from Natural Show Cover /D.A. Boyarskii, V.V. Tikhonov //Jn. of Electromagnetic Waves and Application. 2000. V. 14. № 9. P. 1265-1285.

148. Bullemer B.H. at al. Jn: Physics of ice. New York: Riehl, 1969. 190 p.

149. Bullemer B. Bulk and surface conductivity of ice /B. Bullemer, N. Riehl //Solid St. Commun. 1966. № 4. P. 447^48.

150. Camp P.R. Electrical conduction in ice /P.R. Camp, W. Kiszenick, D.A. Arnold //CRREL Res. Rep. 1967. № 198. 59 p.

151. Delaney A.J. Laboratory measurements of soil electric properties between 0.1 and 5 GHz. /A.J. Delaney, S.A. Arcone //USA CRREL. kep. 87 2, 1982.-8 p.

152. Eigen M. Uber das Kinetisone verhalten von hrjtonen und deuteronen in eiskristalln /M. Eigen, L. Maeyer // Z. Elektrochem. 1964. № 68. S. 19-29.

153. Gough S.R. Dielectric behavior of cubic and hexagonal ices at low temperatures / S.R. Gough, D.W. Davidson II The Journal of Chemical Physics. 1970. V.52. №26. P. 5456-5459

154. Hallikainen M.T. Dielectric Measurements of Soils in the 3- to 37-GHz Band Beetween -50°C and 23°C. / M.T. Hallikainen, F.T. Ulaby, M.C. Dobson,

155. M.A. El-Rayes //Proceeding of International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'84), Strasbourg. August 27-30, 1984. -P. 163-168

156. Hallikainen M.T. Microwave Dielectric Behavior of Wet Soil Part I:

157. Empirical Models and Experimental Observations /M.T. Hallikainen, F.T. Ulaby, M.C. Dobson, M.A. El-Rayes, Wu. Lin-Kun //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1985. V. GE-23. №1. P. 25-34.

158. Jaccard C. Electrical conductivity of the surface layers of ice // Physics of snow and ice: Proc. Int. Symp. V. 1. Hokkaido Univ, 1967. P. 173-179.

159. Jaccard C. Helv. Phys. Acta 32 89 (1959)

160. Jaccard C. Phys. Condens.Mater. 3 99 (1964)

161. Khait Y.L. Kinetic and Application of Atomic Diffusion is Solids: Nanoscopic Electron Affected Stochastic Dynamics. - SCITEC Publications.I1. Switzerland. 1997

162. Khait Y.L. //Phys. Stat. Sol. (b). 1985. v.131.-P19-22

163. Lobban C. The structure of a new phase of ice. ¡C. Lobban, J.L. Finney, W.F. Kuhs//Nature. 15 Jan. 1998. Vol. 391. -P.268 270

164. Maeno N. at al. Dielectric response of water and ice in frozen soils // Phys. And chem. office. Hokkaido Univ. press. Sapporo. Japan. 1992. P. 381— 386.

165. Moore J.C. Dielectric properties of frozen clay and silt soil /J.C. Moore,

166. N. Maeno //Gold Regions Science and Technology. 21. 1993. P. 265-273.

167. Olhoeft G.R. Electrical properties of natural clag permafrost // Canada. Jn. Earth Sci. 1977. V. 14. P. 16-21

168. Onsaqer L. In: Ferroelectricity. Ed.E.F. Wellen. Amsterdam: Elsevier. 1967. -P.16-19

169. Pearson R.T. NMR studies of water adsorbed on a number of a silica surfaces /R.T. Pearson, W. Derbyshire //Journal of Colloid & Interface Science. 1974.Vol.46. №2. P.232-248

170. Pendy J.B. at al. Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. № 25. P. 4773^776.

171. Petrenko V.F. Physics of ice /V.F. Petrenko, R.W. Whitworth // New York: Oxford university press, 1999, 373 p.

172. Rice S.A. International Conference on the Physics and Chemistry if Ice. /S.A. Rice, W.G. Madden, etc. J. Glaciology. 1978. V.21. - 509 p.

173. Ruepp R. Dielectric relaxation bulk and surface conductivity of ice single crystals / R. Ruepp, M. Kass /An: Physics of ice: Munich. 1968. № Y69. P. 555561.

174. Smith D.R. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity /D.R. Smith, W.J. Padilla, D.C. Vier at al. //Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 18. P. 4184-4187.

175. Steinemann A. Granicher H Helv. Phys. Acta 30 553 (1957)

176. Texter J. Water at surfaces /Progress in surface and membrane science. 1978. Vol. 12.-P. 327-403

177. Thiel P.A. The interaction of water with solid surfaces: fundamental aspects /P.A. Thiel, T.E. Madey //Surface Science Reports. 1987.Vol. 7, p. 211385

178. Wagner W. International eguations for the pressure along the melting and along sublimitation curve of ordinary water substance. /W Wagner, A Saul, A. Pruss //Journal of Physical and Chemical Reference Data, 1994, v.23, p. 515 -527.

179. Worz O. Dielectric properties of ice I /O. Worz, R.H. Cole //The Journal of Chemical Physics. 1969. V.51. №17.-P. 1546-1551.

180. Основные научные результаты, включённые в диссертацию, опубликованы в следующих работах:

181. Бардюг Д.Ю. Исследование фазы предплавления льда в дисперсных системах на основе органических материалов. /Бардюг Д.Ю., Ешевский О.Ю., Ильин В.А., Колосов Г.Д. //Физический вестник Поморского университета. 2002. Вып. 1. Архангельск: ПГУ. С. 57 — 65.

182. Копосов Г.Д. Фазовые переходы воды в дисперсных системах на основе органических материалов. /Копосов Г.Д., Ешевский О.Ю., Бардюг Д.Ю. //Матер. Всероссийской конф. ФАГРАН-2002. Воронеж. 2002. С. 452 453.

183. Копосов Г.Д. Влажностные и полевые зависимости магнитной восприимчивости древесной муки. /Копосов Г.Д., Бардюг Д.Ю., Софронов Е.Л., Сидоров Д.Б.//Физический вестник Поморского университета. 2003. Вып. 2. Архангельск: ПГУ. С. 29-33.

184. Копосое Г.Д. Термодинамические свойства дисперсной фазы воды в порошке оргстекла в интервале температур 77 — 290 К. / Колосов Г.Д., Ешевский О.Ю, Бардюг Д.Ю. //Физический вестник Поморского университета. 2004. Вып. 3. Архангельск: ПТУ. С. 32 — 41.