Мысли Ч47

16+ Мысли ч47.

Нечитаемо вообще...

Некоторые мысли и примечания о полной фигне. Нечитаемо, никому не читать. Нелепая нереальная глупость про идеальные монокристаллы и уровень интеллекта современных учёных.

Аннотация.

Выкладываю чисто для себя... Без критики. Можете не читать, а если прочитали, то слышать вашу критику не желаю, читайте для себя.

Нечитаемый текст.

Идеальные монокристаллы. Эпоха невероятной тупости, глупости и невежества.

Начнём с того, что я рассказал вам про существование идеальных монокристаллов и их свойства осенью 2005ого года, и было это 19 лет назад!!! Я не просто рассказал вам про них, но и сослался на учебники по материаловедению напечатанные в СССР, где про идеальные монокристаллы также было написано. В этих учебниках не только упоминалось, что эти материалы существуют, но и при желании можно было найти проверенную технологию их производства. Правда в СССР в конце 1950ых годов умели производить такие материалы в размерах образца до 7мкм длинной и диаметром 0,5мкм. Тем не менее, это достаточно большой образец для лабораторных условий, этого достаточно чтобы замерить мехсвойства и, например, температуру плавления.

И если честно я надеялся, что уж идеальные монокристаллы то полученные в СССР и США в 1950ые годы вы создали ещё лет 15 назад. Тем более что я указал вам простой путь создания этих металлов, а именно нужен идеально чистый металл и давление литья от 6 до 75ГПа, для разных металлов от алюминий до иридия. То есть, если взять, допустим, идеально чистый расплавленный иридий при температуре 4500кельвин, сжать его давлением 57-75ГПа и позволить ему застыть при таком давлении, то в принципе получится идеальный монокристалл иридия, который будет иметь прочность на разрыв около 600ГПа и температуру плавления 5500кельвин. Ну и примерно также можно работать с любым другим металлом, для алюминия требуется давление 6ГПа и температура 2000 кельвин, ну и так далее. (хотя идеальный монокристалл алюминия имеет низкую прочность по меркам таких веществ, но он всё равно в несколько раз прочнее стали)

И вот вчера вечером я узнаю от Ириды, что оказывается, вы идеальные монокристаллы до сих пор не создали, вообще. И почему-то ваши учёные решили, что созданные вами обычные монокристаллы с дислокациями являются идеальными. Хотя, это не так, потому что ваши монокристаллы не имеют заявленной мной прочности (хотя они прочнее поликристаллов), и при этом они имеют такую же температуру плавления, как и поликристалл, что указывает на то, что внутри них имеется достаточно большое количество дислокаций, чтобы сформировать центр плавления кристалла при его обычной температуре плавления. То есть монокристалл может и имеет пониженное количество дислокаций, но идеальным не является, и как следствие не имеет никаких нужных свойств. При этом ваши учёные отчитались об успешно проделанной работе, за 19 лет. Я поражаюсь уровню глупости, тупости и некомпетентности специалистов, которые были заняты этим проектом на протяжении 19 лет, и я уверен, что эти люди замечательно справились бы с возобновлением производства ТУ-160 или любого другого керосинового ракетного двигателя, но уж точно не с научной работой предполагающей необходимость минимального понимания материаловедения. И необходимость вообще думать и что-то соображать.

Теперь посчитаем, согласно мнению учёных число дислокаций в отожжённом материале составляет около 10^12 (десять в двенадцатой степени) на см2 слоя металла толщиной в 1 атом, эта цифра примерно одинакова для всех металлов и отличается для разных металлов не более чем в 2-3 раза, в основном. При этом для металла, подвергнутого специальной обработке на повышение количества дислокаций это количество может достигать 10^14 и не превышает его. То есть это количество дислокаций на один квадратный сантиметр кристаллической решётки толщиной в один атом. Повышение или понижение числа дислокаций увеличивает прочность металла. Но максимальное количество дислокаций 10^14 на см2 повышает прочность в 2-3 раза, не более. А вот понижение числа дислокаций до нуля повышает прочность в 100-200 раз. Однако вы до нуля не добрались, хотя вы так думаете.

Лирическое отступление: в обычном якобы чистом железе, которое мы поставляем на заводы содержится 1-2% примесей, из которых часть считается (но не для дислокаций) даже полезной для железа, это никель, кобальт, свинец, висмут, медь, ртуть и другие металлы, а ещё содержится не менее 1% таких примесей как водород (который является экстремально вредной для прочности металла примесью), кислород, азот (тоже не намного лучше), ну ещё сера, фосфор и кремний. Кремний, например, делает многие металлы хрупкими, и любое его содержание повышает хрупкость и число дислокаций. Но важно другое, очищать металл очень дорого и сложно, поэтому на заводы поставляют дерьмо с большим количеством примесей и низкими мех свойствами.

Высококачественной очисткой практически лабораторного уровня является металл в котором содержится 0,1% примесей по массе. (то есть даже 0,1% примесей это уже считается очень чистый металл) Причём наверное половину от этого 0,1% составляет водород, удалить который полностью сложнее всего, и он же является самой вредной примесью из всех. И это, зная, что водород в 56 раз легче железа, а это значит что при 0,05% водорода по массе, мы на 30 атомов железа имеем один атом водорода, что довольно много, если речь идёт о прочности металла. И это считается очень и очень хорошим уровнем очистки. Если бы из такого металла делали броню танков, то она была бы в 1,5 раза прочнее, без всякой дополнительной обработки.

А теперь давайте посчитаем, сколько это 10^12 степени дислокаций, начнём с подсчётов, сколько атомов железа содержится в 1см2 металла, радиус атома железа составляет 126пм, а значит, в одном нанометре мы имеем 8 атомов железа. Зная, что атомы это не кубики, а шарики, можно принять, что в одном нанометре в среднем 10 атомов железа. Соответственно в 1мкм 10000атомов железа, в 1мм мы имеем 10млн атомов железа, а в одном 1см мы имеем 100млн атомов железа, но это по длине. А площадь будет 100млн умножить на 100млн и составит 10^16 атомов железа на квадратный сантиметр кристалла. При этом мы знаем, что отожжённое железо без обработки имеет 10^12 дислокаций, а это значит, что мы имеем одну дислокацию на 10000 атомов. Запомните это число, одна дислокация на 10000 атомов, а выше я посчитал, что в чистом и очень чистом металле, который в принципе можно купить за большие деньги, мы имеем один атом водорода на 30 атомов железа. (30 и 10000) Можно было бы подумать, что дислокаций должно быть намного больше, чем 10^12, но на самом деле (при нормальном давлении) они при кристаллизации сливаются и взаимоуничтожаются по формуле 1+1=1, что приводит к тому, что в обоих случаях, и в металле, где 2% примесей и где 0,1% будет примерно одинаковое количество дислокаций. Поскольку вероятность образования дислокаций от примесей (и температуры) и там и там, выше порогового значения в 10^12 на см2. Простые подсчёты ребята.

Для того чтобы от примесей дислокаций было меньше, чем естественное максимальное количество, необходимо чтобы число примесей в металле (ЛЮБЫХ!!!) было меньше чем 1 атом примесей на 10000 атомов металла (железа). (а мы в чистом металле имеем 1 на 30) Исключение составляют только примеси металлов имеющих такую же валентность и такой же радиус, как и атом железа, потому что они могут занять место в кристаллической решётке без дислокации, без дефекта. Например рассматривая взаимодействие никеля и кобальта, можно заметить что эти металлы имеют одинаковую валентность, радиус и плотность, и очевидно что мешая кобальт с никелем, мы не получим новых дислокаций. Потому что они в сплаве никель-кобальт друг друга одинакового замещают. Но большинство атомов примесей имеют иную валентность и иной радиус атома, а значит, попав в железо, создадут включение, дефект, формирующий дислокацию. Что уж говорить, если речь идёт не о родственном железу металле, а о какой-нибудь сере, кремнии, кислороде, азоте или водороде, которые всегда содержатся в металлах в виде примеси в каком-то количестве.

То есть современный уровень очистки самых чистых металлов, которые в принципе можно купить на рынке за большие деньги, примерно в 100 раз не дотягивает до уровня, после которого начинается снижение количества дислокаций.

Вы скажите, что дислокации образуются не только от примесей, но и в результате процессов рандома при застывании металла при высокой температуре. Правильно детки, именно поэтому я писал вам, что сверхчистый металл должен застывать при давлении от 6 до 75 ГПа, которое нейтрализует образование дислокаций от температуры. При этом давление проводит своего рода уплотнение атомов до состояния, когда они плотно упакованы и идеально утрамбованы без пустот и дефектов, что и соответствует идеальному монокристаллу. Однако проблема в том, что если вы пытаетесь плотно упаковать давлением атом серы внутри кристаллической решётки железа, то, очевидно, что он не только не упакуется, но ещё и сформирует дислокацию, дефект. Ведь сера имеет другую плотность и другую валентность, не как железо. То есть при литье под давлением любой атом примеси станет дислокацией, а поскольку у вас разных примесей довольно много, то и дислокаций будет много и никакого идеального монокристалла не получится. (после застывания атом водорода может сформировать дислокацию, которая может породить новую гуляющую дислокацию по формуле 1=1+1 (то есть одна дислокация превратится в две, причём вторая уже будет существовать без атома водорода, а просто в виде сдвига кристаллической решётки), и это очень плохо для идеального монокристалла)

То есть вы пытались лить под давлением металлы степень очистки которых такова, что на 100 атомов железа приходится 1 атом какой-нибудь вредной примеси. А мы посчитали выше, что вероятность формирования нормального числа дислокаций возникает даже при 1 атоме примеси на 10000 атомов кристалла. Поэтому никаких идеальных монокристаллов вы не создали, даже за 19 лет исследований, и даже не поняли, что не создали.

Хотя конечно, глубокая очистка металла до уровня 0,01% привела к снижению числа дислокаций всё равно. (не забываем что везде водород) Кроме того, размер дислокаций включений меньше размера обычных дислокаций, поэтому их кстати не видно в электронный микроскоп, хотя они есть. Тем не менее, идеальный монокристалл не получился, а получилось что-то типа 10^6 или как-то так. И то это потому что вы использовали свои способы, а не тот что порекомендовал я, который плохо работает при примесях.

Проблема в том, что без высокого давления сложно изготовить большой и именно полностью идеальный монокристалл со всеми его плюшками, настоящего идеального монокристалла.

Какие у идеального монокристалла плюшки, давайте разберём по списку.

1. Очень высокая прочность, выше достижимо только с вынужденной валентностью. (кстати, при опытах с вынужденной валентностью тоже лучше пользоваться сверхчистыми образцами, без примесей говна).

2. У идеальных монокристаллов с 10^2 и менее начинает расти температура плавления, и при нуле дислокаций она превышает нормальную в 1,4 до 2 раз, чаше в 1,6 раза. То есть идеальный монокристалл вольфрама имеет температуру плавления 7000 кельвин, рения 6000 кельвин, иридия 5500кельвин, алюминия 2000 кельвин, титана 3000 кельвин. Что намного выше обычной температуры плавления этих металлов.

3. У идеального монокристалла платины омическое сопротивление чуть больше нуля, почти идеальный проводник, теплопроводность также превышает медь в несколько раз. При этом температура перехода к идеальной проводимости у идеального монокристалла платины (не помню точную цифру), что-то около 200 кельвин. Также идеальный монокристалл платины сохраняет очень низкое сопротивление при температурах до 1000 кельвин. Что касается идеального монокристалла ванадия, то он при комнатной температуре является идеальным проводником. (также помним что повышение давления до определенного уровня, но не выше предела, также снижает сопротивление и позволяет превратить идеальный монокристалл в весьма тёплый идеальный проводник, но не все идеальные монокристаллы и не всегда понижают сопротивление и превращаются в идеальный проводник и это даже хорошо)

4. Сплав идеального монокристалла иттрия и индия по формуле 1-1, является криогенным полупроводником с пьезоэлектрическими свойствами. Если совместить платину и полупроводник из иттрия и индия, охлаждая подложку модулями Пельте до 70 кельвин, то можно получить очень быстрый процессор. Поскольку высокая сила тока сочетается с низким тепловыделением и очень быстрым переходом криогенного полупроводника из одного состояния в другое. То, что полупроводник является пьезоэлементом, ускоряет его переключение и снижает утечки электрического тока, то есть позволяет делать более маленький переключатель. (скорость такого процессора до 10тыс ГГц, хотя это навскидку без расчётов)

5. К примеру идеальный монокристалл никеля кобальта, прочнее чем идеальные монокристаллы никеля и кобальта по отдельности. Другие смеси совместимых металлов не знаю, надо проверять.

6. У некоторых идеальных монокристаллов имеется свойство идеальной криогенной прочности, когда при температурах близких к абсолютному нулю идеальный монокристалл увеличивает прочность и твёрдость, и предел текучести, в несколько раз. Учитывая то, что идеальный монокристалл итак намного прочнее обычного поликристаллического металла, это весьма нехилое увеличение мехсвойств. А теперь учтём, что нам нужны наковальни из сверхпрочных и сверхтвёрдых материалов, с более высокими свойствами, чем алмаз, чтобы вести опыты со сверхвысокими давлениями.

7. Идеальные монокристаллы имеют сверхвысокую химическую инертность, что приводит к тому, что, например, идеальный монокристалл вольфрама не реагирует с фтором при температуре 4000 кельвин и давлении 50МПа. Хотя обычный вольфрам легко прогорает даже при контакте с атмосферным кислородом при температурах 1500 кельвин.

8. Также идеальные монокристаллы позволяют, например, делать баки сверхвысокого давления, малой массы, внутри которых можно, например, хранить под давлением водород, при комнатной температуре и достаточно высокой плотности, что необходимо для водородного транспорта, не только автомобилей, но и самолётов и ракет. Что уж говорить о перспективах применения металлического водорода, как топлива ракет или других устройств, где требуется много энергии. Очевидно, тут без сверхпрочных и сверхтвёрдых металлов не обойтись. (монокристалл не только прочнее, но плотная упаковка атомов не имеет пор и следовательно нет наводораживания, не пропускает водород даже под давлением)

9. Тот же идеальный монокристалл иридия можно использовать в качестве зеркала телескопов, и он намного лучше, чем поликристаллический иридий, который используют сейчас. В том числе и из-за шероховатости поверхности, и структуры идеального монокристалла вообще.

10. Использование идеальных монокристаллов как сверхпрочной брони, непробиваемой современными бронебойными боеприпасами, включая кумулятивные и подкалиберные боеприпасы. А также производство артиллерийских орудий повышенного давления с более высокой скоростью снаряда. (военное применение)