Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3556

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
6.92 Mб
Скачать

4. Двойная кольцевая антенна.

Серьезным недостатком маловыступающей кольцевой антенны Бойера является ее узкополосность. Экспериментально исследована сдвоенная кольцевая антенна с круговой диаграммой направленности [6].

Для сглаживания кривой усиления в диапазоне 30-60 МГц в конструкцию антенны внесено второе меньшее по диаметру кольцо, резонирующее на более высокой частоте. Таким образом, настроив одно из колец на частоту 60 МГц, а второе – на частоту 40 МГц, удалось значительно улучшить характеристики антенны. Внешний вид антенны с внесенными изменениями показан на рис. 12. Оба кольца изготовлены из одинакового материала, имеют одинаковую высоту подвески h = 50 мм и общий индуктивный шлейф.

Рис. 12 Внешний вид двухэлементной кольцевой антенны

Двойная кольцевая антенна работает следующим образом. В нижней части рабочего диапазона частот в полосе 30 -40 МГц большое кольцо, настраиваемое в резонанс емкостью С1, возбуждается значительно интенсивнее малого, поэтому оно в основном и определяет излучение антенны на этих частотах. По мере приближения к 40 МГц емкость С1 постепенно уменьшается, достигая своего минимального значения. На частотах выше 40 МГц начинает работать внутреннее малое кольцо, настраиваемое конденсатором С2 на частоту 60 МГц. При этом емкость С1 оставалась постоянной, равной С1мин= 5 пФ.

Полученная экспериментально зависимость величин емкостей С1 и С2 от рабочей частоты показана на рис. 13.

Рис. 13 Изменение емкостей С1, С2 антенны по диапазону

Кривая изменения КБВ двойной кольцевой антенны – от 0,63 до 0,9 в диапазоне частот 30-60 МГц (рис.14).

Рис. 14 Изменение коэффициента бегущей волны (КБВ) по диапазону

Заметное отличие имеет коэффициент усиления двойной кольцевой антенны по сравнению с замкнутой одиночной кольцевой антенной. Благодаря настройке большего кольца в резонанс на частоте 40 МГц неравномерность коэффициента усиления по диапазону значительно уменьшилась; минимальное значение коэффициента усиления поднялось с 0.18 до 0.4.

Измеренные значения коэффициента усиления для замкнутой кольцевой антенны (график 1) и двойной кольцевой антенны (график 2) представлены на рис. 15. Улучшение КУ на нижних частотах диапазона, как говорилось выше, обусловлено возбуждением большего кольца

(

).

Рис. 15 Коэффициент усиления замкнутой кольцевой антенны (график 1) и двухэлементной кольцевой антенн (график 2)

Экспериментально проверено, что двойная кольцевая антенна устраняет основной недостаток одиночной замкнутой кольцевой антенны – малый коэффициент усиления на нижнем участке диапазона рабочих частот. Тем не менее, и она имеет свои слабые стороны, прежде всего, двойная кольцевая антенна сложнее в конструктивном отношении. Во-вторых, ввиду появления второго переменного конденсатора усложняется система автоматической настройки антенны на нужную рабочую частоту.

100

Рис. 16

5. Кольцевая антенна с комбинированной настройкой по диапазону.

Полученные данные позволили спроектировать кольцевую антенну с комбинированной настройкой по диапазону рис. 16.

Внешний вид модели с установленной замкнутой кольцевой антенной с комбинированной настройкой по диапазону

Такая антенна имеет периметр, который настраивается в резонанс на средней частоте f =45МГц. Настойка на более низких частотах достигается путем электрического «удлинения» с помощью параллельной емкости С2, а в верхней части диапазона 45-60 МГц - электрическим «укорочением» с помощью последовательных конденсаторов С1. На рисунке 17 представлен график изменения подстроечных емкостей по диапазону 30-60 МГц. Коэффициент усиления, максимальный на частоте 45 МГц, плавно снижается по обе стороны от средней частоты и на крайних частотах диапазона имеет значения 0.7 (30 МГц) и 0.86 (60 МГц)

Рис. 17 График зависимости подстроечных емкостей по диапазону для кольцевой антенны с комбинированной настройкой

Таким образом, предложенная антенна имеет периметр 5м и может быть установлена на весьма больших объектах.

В заключение можно сказать, что среди кольцевых антенна с комбинированной перестройкой емкостей для фазирования токов по периметру является достаточно эффективной. Возможность подстройки в широком диапазоне позволяет добиться высоких значений параметров антенны, необходимых в конкретном случае.

Литература

1.Boyer J. M. ―Hula-Hoop Antennas‖ // A Coming

Trend Electronics, 36 (1963) January, pp 44-46

2.R. W. Burton and R. W. P. King, ―Theoretical

Considerations and Experimental Results for the Hula-Hoop Antenna,‖ Microwave Journal, Nov. 1963, pp. 89-90.

3.Зотов, В. Е. Исследование антенны Бойера, размещѐнной на выпуклом объекте / В. Е. Зотов, В. И. Юдин // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2011. - Т. 7. - № 9. - С. 53

4.В.Е. Зотов, В.И. Юдин Исследование замкнутой кольцевой антенны для УКВ диапазона на модели мобильного объекта // 2011 International Siberian Conference on Control and Communications SIBCON. -

Красноярск: СФУ, 2011. - 465-467 с.

5.Зотов, В. Е. Испытание замкнутой кольцевой антенны для мобильной связи на реальном объекте / В. Е.

Зотов, В. И. Юдин // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2012. - Т.

8.- № 2. – С. 38-40

6.Зотов, В. Е. Экспериментальное исследование двойной кольцевой антенны / В. Е. Зотов, В. И. Юдин // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2012. – Т. 8. - № 12-1. - С. 28-30.

101

УДК 548.52: 539.216

УСТОЙЧИВОСТЬ КАПЛИ КАТАЛИЗАТОРА В ПРОЦЕССЕ РОСТА НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Аспирант кафедры химии Шмакова Светлана Сергеевна Руководитель: д-р техн. наук, проф. Небольсин В.А.

Исследованы условия, определяющие устойчивое состояние капли катализатора в процессе роста нитевидных кристаллов (НК). Показано, что величина краевого угла смачивания равновесной капли зависит от степени пересыщения кристаллизуемого вещества в газовой фазе. Установлены ограничения, накладываемые на величину краевого угла смачивания устойчивой капли катализатора на вершине НК Si, SiС и GaP

Для роста НК необходимо устойчивое состоянии капли катализатора, представляющей собой раствор кристаллизуемого вещества в жидкой металлической фазе ограниченного объема. Устойчивость жидкой капли в собственном паре зависит от степени пересыщения пара [1]. Пригодный для выращивания катализатор должен удовлетворять ряду требований, в том числе, иметь необходимую величину краевого угла смачивания [2]. Несмотря на важность этого параметра для изучения условий устойчивости капли катализатора в процессе роста НК и детального понимания механизма нитевидной кристаллизации, сведения об угле смачивания довольно скудны, а информация о взаимосвязи между степенью пересыщения в газовой фазе и величиной краевого угла отсутствует вовсе. Поэтому цель настоящей работы установить взаимосвязь между степенью пересыщения в газовой фазе и величиной краевого угла смачивания равновесной капли и определить ограничения, накладываемые на величину краевого угла устойчивой капли катализатора при росте НК.

Экспериментальные исследования проводились на НК кремния, карбида кремния и фосфида галлия. Выращивание НК Si осуществлялось в горизонтальном кварцевом реакторе с использованием хлоридно-водородной проточной системы по методике, описанной в [2]. НК выращивали на монокристаллических кремниевых пластинах ориентации {111} при температуре от 1300 до 1400 К. Молярная концентрация SiCl4 в H2 составляла от 0.005 до 0.01. В качестве катализаторов роста НК Si использовались мелкодисперсные частицы Au, Al, Cu, Bi, Pt, Pb, Ni, Sb, Ga, In и др. с размерами от 0.1 до 50 мкм. Для получения НК фосфида галлия применялся метод химических газотранспортных реакций [3]. Источником кристаллизуемого материала была порошковая шихта монокристаллического GaP, которая помещалась в кварцевом или алундовом тигле в зоне ростовой установки с максимальной температурой 1300-1480 К. В качестве металловкатализаторов использовались частицы Cu и Ga. Газом-носителем являлся влажный H2. Температура зоны осаждения составляла 1100–1200 К. НК карбида кремния синтезировали пиролизом метилтрихлорсилана (CH3SiCl3) в графитовом реакторе при температуре 1473-1773 K. Для создания парогазовой смеси поток H2 пропускался

через термостатируемый барботер с жидким CH3SiCl3, откуда он вместе с парами метилтрихлорсилана поступал в реактор. Катализаторами роста НК SiC служили частицы Fe и Cu.Морфология осадков Si, GaP и SiC изучалась методами растровой электронной и сканирующей зондовой микроскопии.

После сплавления с монокристаллической подложкой и подачи в газовую фазу питающего материала капля сплава металл–полупроводник принимает форму шарового сегмента (рис. 1). Установлено, что при любых приемлемых условиях устойчивого роста НК контактный угол между касательной к сегментной поверхности капли в точке на границе раздела трех фаз и осью роста НК заключается в интервале от 0 до 900.

а) х1200

б) х1600

Рис.1. Шаровые сегменты капли катализатора

на вершине НК: а) кремний-медь, б) карбид кремния–железо.

При слишком большой величине контактного угла ( 900) капля на вершине НК неустойчива и затруднена начальная стадия роста кристаллов (рис. 2 а). При малых контактных углах (00) на поверхности подложки образуются не НК, а холмики или пленки

(рис. 2 б).

В результате эксперимента было установлено, что эффективными катализаторами для роста НК Si служат частицы таких металлов, как Au, Cu, Ni, Pt, для НК GaP

– Сu, и для НК SiC – Fe.

Ингибиторами роста НК Si являются Bi, Pb, Sb, а с участием каталитических частиц Al, Ga, In наблюдается неустойчивый, хаотичный рост кристаллов. Не стимулируют устойчивый рост НК GaP

– галлий, а НК SiC – медь. Для микроразмерных НК величина отношения радиуса кристалла к радиусу капли катализатора практически не зависит ни от

102

исходного объема металла, ни от поперечного размера НК (рис. 3).

а)

б)

Рис. 2. Капли химически инертного к кремнию жидкого металла, не смачивающие поверхность кремниевой подложки (а) и образование макроскопических холмиков кремния при малых краевых углах смачивания ( ≈900) каплей катализатора поверхности кремниевой подложки (изображение в сканирующем электронном микроскопе) (б).

Рис. 3. Отношение радиуса r НК к радиусу R капли катализатора для кристаллов различного поперечного сечения в системах: 1– фосфид галлия– галлий (Т=1150 K); 2 – карбид кремния–железо

(Т=1500 K); 3 – кремний–медь (Т=1300 K); 4 –

кремний–платина (Т=1350 K); 5 – кремний–никель (Т=1350 K); 6 – кремний–золото (Т=1300 K).

Величины углов жидкой капли для различных металлов-катализаторов коррелируют с величинами удельной поверхностной энергии соответствующего металлического сплава L и с типичными температурами синтеза НК (табл. 1): чем меньше величина поверхностной энергии L и

меньше величина краевого угла , тем ниже характерная температура роста кристаллов. При впуске питающего материала, например, SiCl4 в процессе выращивания НК кремния, радиус капли катализатора должен достичь критической величины, соответствующей степени пересыщения. Поскольку у равновесной капли избыточное давление под всеми поверхностями должно быть одинаковым, то нет необходимости в том, чтобы капля на вершине НК была полной сферой. Когда капля находится в контакте с твердой поверхностью, то ее устойчивость в паровой фазе зависит от радиуса кривизны R и устойчивости трехфазной линии А А’ (рис. 4).

Рис. 4. Устойчивость капли катализатора на вершине НК: I – газовая (паровая) фаза, II – жидкая фаза, III – кристалл. R – радиус сферического сегмента капли, r – радиус кривизны линии границы раздела трех фаз, соответствующий радиусу НК в данной точке, h – расстояние от центра капли до плоскости фронта кристаллизации.

Трехфазная контактная линия будет устойчива, если общая межфазная поверхностная энергия системы жидкость газ твердое тело не изменяется при возможных смещениях точек А и А’. Для НК постоянного диаметра это условие выполняется, если уравновешены горизонтальные составляющие векторов поверхностных натяжений, соответствующих поверхностным энергиям границ раздела фаз кристалл жидкость и жидкость газ [5]

 

SL

 

L

sin 0,

(1)

 

 

 

 

где L, SL – свободные поверхностные энергии границ раздела жидкость газ и жидкость кристалл, соответственно.

С учетом (1) равновесная форма капли на вершине НК, отвечающая минимальной величине свободной поверхностной энергии, выразится как

(рис.1) [5]

 

 

SL

 

r

2

 

 

 

 

 

1

 

 

,

(2)

 

 

L

 

 

 

 

 

R

 

 

где r

– радиус НК (радиус кривизны

трехфазной

линии).

 

 

 

 

 

 

103

Основные параметры процесса синтеза НК различных материалов

Крис-

Металл-

Межфазная

 

Типичная

Вели-

 

талли-

катализа-

поверхностная

Химическая система

темпера-

чина угла

п/п

зуемый

тор

энергия L,

 

тура

,

0

 

 

 

 

мате-

 

Дж/м2

 

синтеза НК,

 

 

 

риал

 

[4]

 

К

 

 

 

 

Au

0.91

Химическое паровое

 

 

55

 

 

Cu

1.34

1300-

 

45

 

 

осаждение в системе

 

 

Si

Ni

1.75

1400

 

60

 

SiCl4+H2

 

 

 

Pt

1.74

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SiC

Fe

1.85

Разложение

1500-

 

80-

 

CH3SiCl3 в H2

1900

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газофазный

1100-

 

 

 

GaP

Ga

0.67

транспорт в системе Ga-P-

 

5-10

 

1200

 

 

 

 

 

H-O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из выражения (2) следует, что отношение радиуса кристалла к радиусу капли катализатора определяется только соотношением величин межфазной поверхностной энергии границ раздела фаз кристалл-жидкость и жидкость-газ и не зависит ни от исходного объема металла, ни от поперечного размера НК.

Обозначим отношение поверхностных энергийSL/L через m. Параметр m, в данном случае, может служить мерой смачиваемости торцевой грани НК. Если m1, то в соответствии с выражением (1) краевой угол капли является неустойчивым, и любое соприкосновение капли с кристаллом приводит к увеличению ее межфазной поверхностной энергии. Радиус кривизны линии трехфазного контакта при этом согласно (2) будет равен нулю (r=0). Рост НК в данных условиях невозможен. Поэтому при слишком большой величине контактного угла капли (900) не наблюдается рост кристаллов на начальной стадии

(рис. 2 а).

Для m≤ 1 устойчивого краевого угла также нет, и рост кристаллов также невозможен (r=0), поскольку еще на ростовой подложке по мере увеличения периметра смачивания межфазная поверхностная энергия непрерывно уменьшается. Радиус линии трехфазного контакта капли на подложке будет стремиться к бесконечности. В этом случае жидкофазный катализатор растекается по поверхности подложки, а кристаллизация будет представлять собой эпитаксиальный рост пленки с применением раствора промежуточного металлического вещества, наносимого на подложку в виде тонкого слоя. Именно поэтому при малых контактных углах капли на поверхности подложки образуются не НК, а холмики или пленки (рис. 2 б). Если m=0, то величина контактного угла капли =00 и радиус НК совпадает с радиусом капли (r=R), т.е. радиус кривизны трехфазной линии достигает наибольшего значения.

На торцевой грани НК сферический сегмент капли катализатора, для которой 0<m<1, будет устойчивым. Следовательно, рост НК обусловлен наличием конечной линейной границы трехфазного контакта капли катализатора на вершине кристалла с конечным радиусом кривизны 0<r<R. Наличие

контактной площадки для капли жидкой фазы на вершине НК позволяет обеспечить устойчивое равновесие капли при значительно меньшем пересыщении S в газовой фазе, чем в отсутствие подложки. Величину относительного пересыщения lnS конденсируемого вещества для заданного объема V* сегмента капли можно установить из соотношения

где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, - удельный объем, занимаемый атомом кристаллизуемого вещества в жидкой фазе, S=P/P0 – относительное пересыщение конденсируемого вещества в газовой фазе (здесь P и P0 – реальное и равновесное давление насыщенного пара этого вещества над каплей катализатора), V* - объем шарового сегмента капли катализатора на вершине НК, R- радиус капли.

Выражение (3) получено из условия равенства давления пара кристаллизуемого вещества внутреннему давлению термодинамически равновесной капли катализатора [2].

На рис. 5а представлены результаты расчета относительной степени пересыщения конденсируемого вещества в газовой фазе, определяемого выражением (3), для различных значений относительного объема V /V устойчивой капли катализатора на вершине НК (здесь V объем полностью сферической капли того же радиуса, что и для сферического сегмента капли)

V *

 

4 sin 3 3sin cos 3sin

 

(4)

V

8

.

 

В расчете были приняты следующие значения параметров, входящих в выражение (3) [2]: k=1.38 10-23 Дж град-1, Т=1300 K, L=0.91 Дж м-2,

Si=2 10-29 м-3.

Из выражения (3) и рис. 5а видно, что чем меньше угол капли катализатора на вершине НК, а, следовательно, согласно (4) меньше и ее относительный объем V*/V, тем меньше

104

необходимое пересыщение в газовой фазе для обеспечения устойчивого термодинамического равновесия капли. Величина контактного угла в соответствии с (1) определяется соотношением межфазных поверхностных энергий SL и L.

а)

б)

Рис.5. Взаимосвязь: между относительной степенью пересыщения в паровой фазе и относительным объемом устойчивой капли катализатора на вершине НК (а) и между изменением поверхностной свободной энергии капли катализатора на вершине НК и контактным углом (б).

Поэтому, чем меньше разница в величинах межфазной поверхностной энергии материала жидкой капли катализатора и твердой фазы кристаллизуемого вещества, а, следовательно, меньше межфазная энергия SL, тем меньше параметр m в интервале 0<m<1 и, соответственно, меньше . Следовательно, требуется меньшая степень пересыщения lnS для обеспечения устойчивости капли в собственном паре. Поэтому эффективность частиц Au, Cu, Ni, Pt и др. как катализаторов роста НК Si обусловлена относительно высокими значениями величин поверхностной энергии этих металлов при Т=1300 К (0.91 Дж м-2, 1.34 Дж м-2, 1.75 Дж м-2, 1.74 Дж м-2,

соответственно) в сравнении с поверхностной энергией ингибиторов роста Bi, Pb, Sb (0.35 Дж м-2, 0.42 Дж м-2 и 0.36 Дж м-2) и менее эффективных металлов Al, Ga, In (0.82 Дж м-2, 0.64 Дж м-2 и 0.48 Дж м-2), которые с точки зрения роста НК не являются каталитически активными. Высокие значения поверхностной энергии жидкого металла вышеуказанных эффективных катализаторов роста кристаллов обеспечивают выполнение условия смачивания 0<m<1 (т.е. величины угла в интервале от 0 до 900), характерного для роста НК Si в направлении <111>. Аналогичная картина наблюдается в отношении каталитической эффективности металлических катализаторов роста

НК GaP (медь и галлий) и SiC (железо ( L(Fe)=1.85 Дж м-2) и медь).

Экспериментально полученная прямая корреляция между наблюдаемыми величинами краевых углов капли катализатора и температурами роста НК (табл. 1), очевидно, свидетельствует о влиянии величины степени пересыщения в газовой фазе на относительным объемом капли. Чем ниже температура процесса выращивания НК, тем меньше термодинамический выход химической реакции выделения кристаллизуемого вещества, а, следовательно, меньше пересыщение в газовой фазе. Как показано выше, при меньшем пересыщении lnS требуется меньший относительный объем V*/V капли катализатора (меньшая величина угла ) для обеспечения ее устойчивого равновесия на вершине НК.

Проведем оценку эффективности влияния границы раздела фаз кристалл-жидкость на устойчивость капли на вершине НК. Запишем изменение межфазной поверхностной энергии при образовании равновесной капли на вершине НК в виде

 

*

2

 

h

 

2

 

 

(5)

F

 

2 R

1

 

L

r

SL

,

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где 2R2(1+h/R) – площадь поверхности шарового сегмента радиуса R (рис. 1), R2 – площадь соприкосновения капли катализатора с торцевой гранью НК, h - расстояние от центра капли до торцевой грани НК, r – радиус кривизны трехфазной линии (радиус НК).

Перепишем выражение (5), учитывая, что h/R = sin, а r/R=cos [5],

F

 

2 R

 

1 sin

 

R

 

cos

.

 

*

 

2

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

SL

 

 

 

 

(6)

 

 

 

 

 

 

Подставив (1) в (6), получим

 

 

 

 

 

F

*

2 R

2

2 1 sin cos

2

sin .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

 

При гомогенном образовании устойчивой сферической капли того же радиуса изменение поверхностной энергии равно

 

 

 

2

,

 

 

 

 

 

F 4 R L

(8)

 

Тогда отношение (7) и (8) выразится как

 

F

*

 

2 2sin cos

2

sin

 

 

 

 

, (9)

F

4

 

 

 

 

 

 

Из (9) можно видеть, что изменение межфазной поверхностной энергии при образовании равновесной капли катализатора с контактным углом зависит от величины этого угла (рис. 5 б).

Из соотношения (9) следуют два крайних случая (рис. 5 б):

105

1) =900 (r=0, h=R, полная несмачиваемость каплей кристаллической поверхности и отсутствие контактной линии границы раздела фаз), при котором F*/ F=1. Это означает, что отсутствие трехфазной границы раздела пар–жидкая капля– кристалл не дает никакого энергетического выигрыша (m 1), и, следовательно, не влияет на условия устойчивости капли в паровой фазе;

2)0 (r R, h0, наибольшее смачивание

имаксимальная длина трехфазной линии) и F*/ F1/2. В этом случае возникает

максимальный выигрыш в работе образования устойчивой конденсированной капли катализатора (m 0). Однако наиболее распространенным является промежуточный случай, когда 0< <900 (0<m<1). Он всегда энергетически выгоднее, чем обеспечение устойчивого состояния капли в отсутствии подложки (полная сферическая поверхность капли, F*/ F=1) и тем выгоднее, чем меньше значение SL, а, следовательно, и меньше .

Таким образом, капля должна иметь определенный равновесный контактный угол на границе с торцевой гранью НК, находящийся в интервале 0< <900, что и наблюдается в эксперименте. Учитывая (1), и то, что для роста НК необходимо выполнение условия SL+ Lсоs >S [5], найдем

sin cos S / L .

(10)

Анализ полученного выражения (10) показывает, что в интервале краевых углов 0< <900 для угла =450 (h=r) реализуется условие максимума термодинамической силы, обеспечивающей смещение капли в процессе роста НК. Поэтому экспериментально наблюдаемые оптимальные значения краевых углов устойчивых капель катализаторов большинства металлов на вершинах НК кремния близки к значениям =450 (табл. 1).

Для нитевидных нанокристаллов с уменьшением радиуса увеличивается вклад линейного натяжения в обеспечение равновесия капли на вершине кристалла [6]. Поэтому краевой угол смачивания также увеличивается, при этом уменьшается относительный периметр смачивания капли. Следовательно, для наноразмерных капель требуется более высокое пересыщение для обеспечения устойчивости в собственном паре и, соответственно, необходимы более высокие пересыщения для роста нанометровых НК в сравнении с микроразмерными кристаллами.

Установлено, что краевой угол смачивания , отсчитываемый между касательной к сегментной поверхности устойчивой капли катализатора на вершине НК Si, SiC и GaP в точке на границе раздела трех фаз и осью роста кристалла, заключается в интервале от 0 до 900. За пределами данного интервала капля катализатора неустойчива, а рост НК отсутствует.

Показано, что изменение межфазной поверхностной энергии при образовании равновесной капли катализатора на вершине НК зависит от величины краевого угла смачивания . Чем меньше разница в величинах межфазной поверхностной энергии материала жидкой капли катализатора и твердой фазы кристаллизуемого вещества, тем меньше , и требуется меньшая степень пересыщения для обеспечения устойчивого состояния капли в собственном паре.

Вследствие влияния линейного натяжения на границе раздела трех фаз наноразмерным каплям катализатора требуются более высокие пересыщения для обеспечения устойчивого состояния в собственном паре в процессе роста НК в сравнении с микроразмерными каплями.

Литература

1. Вагнер Р. Рост кристаллов по механизму пар- жидкость-кристалл // Монокристальные волокна и армированные ими материалы / Под ред. А.Т. Туманова. М. Мир. 1973. 464 с.

2. Гиваргизов Е.Н. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара. М. Наука. 1977. 304 с.

3. Сангстер Р. Полупроводниковые соединения A3B5

/Пер с англ. под ред. Р. Вилардсона и Х. Геринга. М. Металлургия. 1977. 728 с.

4.Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. Киев. Наукова думка. 1972. 347 с.

5.Небольсин В.А., Щетинин А.А. Роль поверхностной энергии при кристаллизации кремния по механизму пар-жидкость-кристалл // Неорган. матер. 2003. Т. 39. № 9. С. 899-903.

6.Небольсин В.А., Дунаев А.И., Завалишин М.А. Влияние линейного натяжения границы контакта пар- жидкость-кристалл на рост нанокристаллов кремния / Неорган. Матер. 2008. Т. 44. № 6. C. 563-566.

106

УДК 101.8

ФЕНОМЕНЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО БЫТИЯ – РУССКАЯ ТРАДИЦИЯ

Студент группы СО-091 Затонская Альбина Константиновна Руководитель: д-р филос. наук, проф. Курочкина Л.Я.

В статье рассматриваются актуальные проблемы философской антропологии, имеющие особое значение для русской философии начала ХХ века. Дается диалектическое понимание бытия и познания. Основной акцент делается на творчестве В.В. Розанова

Современная философия основывает понимание человека на исторических традициях – от античных стоиков и эпикурейцев до русских философов «Серебряного века». Вот почему особое внимание современников привлекают работы русских философов, в которых рассматриваются феномены и формы человеческого существования, в частности, любовь. Во главу угла ставится анализ пола, семьи. Пристальный интерес вызывают работы В. Розанова.

Один из крупнейших специалистов по современной западной философии В.В. Бибихин отмечает, что Розанов уже в книге «О понимании» высказал некоторые идеи, получившие развитие в таких направлениях западной философии, как герменевтика Х.-Г. Гадамера, феноменология Э. Гуссерля, фундаментальная онтология М. Хайдеггера, «благоговение перед жизнью» А. Швейцера, лишь в ХХ столетии. Однако такое перечисление мало что может сказать непосвященному читателю, тем более что Розанов, как философ, не укладывается ни в какую классификацию. Целесообразнее, наверное, остановиться на общей характеристике философии В.В. Розанова, показав в свете ее некоторые проблемы, актуальность которых сегодня не вызывает сомнений.

Без преувеличения можно утверждать, что все творчество В.В. Розанова – это постоянное, напряженное, порою мучительное размышление на темы, традиционно являющиеся философскими: что есть Бог, мир, человек, каковы их связь и взаимоотношение. В нем всегда присутствует определенное, зачастую явно не выраженное понимание этих проблем. Розанов пытается ответить на вопросы о том, что есть жизнь, смерть, любовь, душа, отчетливо осознавая при этом, что окончательный ответ невозможен. Таки образом, понимание есть учение о бытии(онтология) Бога, мира и человека. Вместе с тем, понимание – это и учение о познании (гносеология или теория познания) бытия Бога, мира и человека. И только в свете понимания как учения о бытии и понимания как учения о познании, возможно и понимание таких проблем, как жизнь, смерть, любовь, душа. Это, в свою очередь открывает возможность определенного понимания всех частных проблем, из чего складывается отношение ко всем явлениям общественной и личной жизни и их оценка. Эта «параллельность» бытия и нашего познания как-то, по собственному признанию Розанова, предстала ему в видении и определила самый замысел книги

«О понимании». Как из семени развивается растение, так из глубин ума развивается все знание, - и этот образ «семени», положенный в основу первой книги, навсегда остался основным для Розанова.

Тема любви всегда была близка русской философии. Любовь, по общему мнению русских мыслителей, - это феномен, в котором наиболее адекватно проявляется богочеловеческая сущность личности, это – важнейшая составляющая человеческого духа. Уже в физиологических основаниях любви – в половых особенностях человека, брачных отношениях – русские мыслители открывают трансцендентные бездны, подтверждающие основную идею философии: человек есть самая великая и самая глубокая тайна Вселенной.

В.В. Розанов считал, что пол – это не функция

ине орган, иначе не было бы любви, целомудрия, материнство и детство не были бы самоизлучающими явлениями. Пол – это второе, едва просвечивающее в темноте лицо, потустороннее, не от мира сего. Никто, по Розанову,

ине считает источники жизни потусторонними. Касание миров иных гораздо более непосредственно происходит через пол и половое общение, более чем через разум или через совесть. Секунда зачатия человека – естественное построение ноуменального, глубинного плана его души. Тут и более нигде и никогда, хоть на секунду, но соединяются «пуповиной» земля и таинственное, не астрономическое, небо. Огонек новой зажигаемой жизни не от мира сего.

Исходя из такой метафизики пола, Розанов создал и свою картину мира, которая предстает как живая связь всех вещей: человека, природы, истории, Бога, трансцендентного. Но связывает все это любовь, именно чувственная любовь, которая, несмотря на ее грозовые и временами разрушительные воздействия, драгоценна, велика и загадочна тем, что пронизывает все человечество какими-то жгучими лучами, но одновременно и нитями прочности. И Бог есть чувственная любовь. «В чем же еще сущность благословения могла бы быть выражена так полно и коренным образом, как не в благословении тонкому и нежному аромату, которым благоухает мир «Божий», «сад» Божий, - этому нектару цветов его, «тычинок», «пестиков», откуда, если рассмотреть внимательно, течет всякая поэзия, растет гений, теплится молитва, и, наконец, из вечности в вечность льется бытие мира?».

107

Отсюда «бытие» без каких-либо его конкретных характеристик, существование как таковое, само по себе, есть исходный пункт и необходимое условие всякого понимания. Бытие само по себе есть чудо, дар Божий, высшая и безусловная ценность: «Самое существенное – просто действительность». Бытие требует внимательного и чуткого отношения к себе. Насколько человек чуток, насколько бережно и внимательно относится к бытию, насколько он его понимает, настолько отзывчиво и бытие, настолько и оно понимает человека. Само бытие, несмотря на свою извечную данность, не есть вместе с тем данность, обеспеченная статусом вечности, но есть нечто трепетное, нежное, хрупкое: «Мир вечно тревожен, и тем живет». Поскольку же человек неправильно понимает бытие, оно может и отказать человеку в самом праве на существование. Следует напомнить о том, что эта мысль была высказана тогда, когда еще ни ядерного оружия, ни экологического кризиса и прочих глобальных проблем человечества, угрожающих самому его существованию, не было и в помине.

Бытие есть дар Божий, само же бытие Бога для Розанова всегда есть самоочевидный факт, не требующий никаких обоснований. С самого начала (то есть уже в книге «О понимании») Розанов проявил себя как религиозный мыслитель. Таким он остался и всю жизнь, и вся его духовная эволюция, можно сказать, совершалась внутри его религиозного сознания. Однако, несмотря на то, что к проблеме религии В.В. Розанов подходит как философ испытующе и вопрошающе, его учение о Боге ничего общего не имеет с теологией в традиционном смысле слова – как теоретически обоснованной системой взглядов. Бог просто присутствует в мире и в душе, религиозный человек обнаруживает это присутствие, и ничего определенного о Боге и душе сказать нельзя, важно ощущать, что они есть. В философии ХХ века эта проблема была осознана философом Л. Витгенштейном как «проблема молчания»: о самом важном и существенном мы молчим, ибо ничего определенного сказать не можем, и если что-либо высказываем, то это есть не что иное, как словоблудие. Этические и религиозные истины не высказываются, а демонтируются образом жизни, показываются примером, всякие слова их неизбежно обесценивают. Розанов своим целомудреннобережным, трепетным отношением и настороженностью ко всяким теоретическим построениям о Боге и морали, вытекающим из ясного понимания ограниченности таких построений и потому неизбежного опошления этих высоких предметов, словно предвосхитил знаменитый афоризм из «Логико-философского трактата»: «…то, что вообще может быть сказано, может быть сказано ясно, а о чем невозможно говорить, о том следует молчать» /1/. Философия Розанова, как и всякая подлинная философия, безусловно содержит в себе определенное этическое учение, хотя Розанов опять-таки почти не употребляет таких традиционных этических

категорий, как добро и зло, долг, честь, достоинство, совесть, счастье и смысл жизни.

Мораль, как и религия, должна быть укоренена

всердце человека. Они возможны лишь как следствие Божьей благодати, либо же опять-таки как понимание, которое не дается посредством поучения или назидания, потому что в этом случае они вырождаются в ханжество и могут служить прикрытием и оправданием самых гнусных деяний. Понимание же не приходит только по воле человека, оно дается свыше и приходит тогда, когда человек для этого созреет: «Закатывается, закатывается жизнь. И не удержать. И не хочется задерживать. Как все изменилось в смысле соответственно этому положению. Как теперь не хочется веселья, удовольствий. О, как не хочется. Вот час, когда добродетель слаще наслаждений. Никогда не думал, никогда не предполагал» /2/.

Слово Розанова – нерв, обнаженный и чувствительный, интимностью своего чувствования поражающий, вызывающий недоверие. Интимность во всем: в говорении о поле, о семье, о женщине, о себе. «Вся жизнь моя была тяжела. Внутри грехи. Извне несчастья», и мы слышим чувственную боль в каждом слове. «Я не нужен, ни в чем я так не уверен, как в том, что я не нужен», - пишет философ

всвоих последних работах, и мы усматриваем эту ненужность и в обособленности его тем, его слова, его стиля, его «физиологичности», за которые зачислен был современниками в богоборцы.

Любовь – высшая ценность, начало и основа религии и нравственности. Любовь – доминирующая философская интуиция у Розанова, а учение о любви объединяет все стороны его философии в целостное мировоззрение. Любовь к Богу, к миру, к человеку, любовь к жизни, к женщине, к детям, наконец, любовь к Родине – становится пробным камнем и мерилом всех явлений действительности.

Философия любви Василия Розанова вызвала много споров и противоречий, а также совершенно неоднозначную реакцию современников. Важным аспектом в философии любви Розанова было противоречие его философских взглядов с взглядами другого великого русского Владимира Соловьева. Не смотря на то, что они были современниками, их суждения не просто не похожи, а совершенно по-разному раскрывают наиболее важные вопросы этих двух философов.

Литература

1. Витгенштейн Л. Логико-философский трактат / Л. Витгенштейн. М.: Наука, 1958.

2. Розанов В.В. Опавшие листья. Уединенное / В.В. Розанов. М., 2002.

108

УДК 541.183

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ ПРИ ПОГЛОЩЕНИИ АММИАКА

Студент группы БЖТ – 091 Рыльков Анатолий Владимирович Руководитель: канд. хим. наук, доц. Горшунова В.П.

На основе изучения адсорбционных процессов с привлечением методов фотоколориметрии, ультразвукового метода и ИК – спектроскопии установлен механизм сорбции аммиака термохимически модифицированными сорбентами – активным углем АГ-3 и силикагелями разной пористости

Аммиак

используется

в

химической

поверхности адсорбирующих пор. В угле марки АГ-

промышленности при производстве

минеральных

3 преобладают мелкие и средние поры.

удобрений и азотной кислоты. Но наиболее широко

Силикагели служат для поглощения полярных

он применяется в качестве хладагента в аммиачных

веществ.

Высокое

сродство

поверхности

холодильных установках (АХУ) на предприятиях

силикагелей к парам воды обусловливает широкое

пищевой промышленности. На этих предприятиях

их использование в качестве агентов осушки

возможны утечки газа в результате разгерметизации

разнообразных газовых сред [1].

 

отдельных систем и блоков установки, что является

Диаметр пор крупнопористого силикагеля до

опасным как для персонала, работающего на

100 нм, мелкопористого - до 3 нм, удельная

предприятии, так и для населения близлежащих

поверхность у КСКГ от 210 до 350 м2/г, у КСМГ от

районов. Наличие стационарных вытяжных

550 до 900 м2/г. Исходя из этого, данные сорбенты

вентиляционных систем на некоторых предприятиях

можно отнести к наноструктурированным твердым

приводит к очистке помещений рабочей зоны.

телам

 

 

 

 

Однако эти выбросы необходимо улавливать, чтобы

В данной работе использовали активный уголь

они не попадали в жилую зону. Это можно

марки АГ-3, который активировали «острым паром»

осуществить с помощью подходящих адсорбентов,

в течение

часа. Силикагели

марок КСКГ

находящихся в специальных контейнерах и

(крупнопористый) и КСМГ (мелкопористый)

помещенных в систему газоотвода .

 

 

 

высушивали до постоянной массы при 120-130 0С, а

Нами ставилась задача изучить механизм

затем проводили химическое модифицирование в

процесса адсорции наиболее доступных сорбентов -

0.1 М растворе CuSO4

в течение 24 часов при

активного угля и силикагелей разной пористости -

комнатной

температуре

при

непрерывном

по отношению к аммиаку.

 

 

 

 

перемешивании. Далее высушивали до постоянного

Поглотительные

свойства

сорбентов

в

веса. Фотоколориметрическим методом установили

значительной

степени

определяются

такими

время, в течение которого происходило насыщение

основными характеристиками, как пористая

сорбентов активирующим раствором, для чего

структура, химический состав и строение

использовали фотоколориметр марки КФК – 2 -

поверхности. Роль природы поверхности в

УХЛ 4.2, кювету 5 см, светофильтр с длиной волны

процессах адсорбции

приобретает

особенно

λ = 590 нм.

 

 

 

 

большое значение в связи с разработкой новых

Кроме того, пропитку сорбентов проводили в

приемов

модифицирования

поверхности

ультразвуковой установке ULTRASONIC CLEANER

адсорбентов, а также в результате бурно

при заранее выбранном оптимальном режиме:

развивающихся в последние десятилетия новых

мощность 60 Вт и время 100 с. Адсорбцию паров

направлений – нанотехнологии и наноматериалов.

 

аммиака изучали гравиметрическим методом в

Пористая

структура

активных

углей

статических условиях [4]. В эксикаторах создавали

характеризуется наличием развитой системы пор,

среду аммиака с объемными концентрациями паров

которые классифицируют по размерам на

5, 10, 20, 50, 100, 200 и 400 мг/м3, для чего готовили

микропоры, мезопоры и макропор. Микропоры –

растворы аммиака различной концентрации в

наиболее мелкая разновидность пор, соизмеримая с

соответствии с данными справочника [5]. Поскольку

размерами адсорбируемых молекул. Удельная

в исследуемых условиях содержание паров воды в

поверхность микропор – от 800 до 1000 м2/г.

 

1,3 - 1,6 раз меньше, чем аммиака, то

Мезопоры – поры, для которых характерно

преимущественно сорбируется аммиак. Десорбцию

послойное заполнение поверхности, завершающееся

аммиака

химически

 

модифицированными

их объемным заполнением по механизму

силикагелями изучали на сорбентах, насыщенных в

капиллярной конденсации. Удельная поверхность

среде аммиака с объемной концентрацией 200 мг/м3,

мезопор может достигать от 100 до 200 м2/г.

 

при комнатной температуре, а также в потоке

Макропоры – самая крупная разновидность

горячего воздуха при температурах 150 - 175 0С и

пор, удельная поверхность которых обычно не

250 – 2750С в сушильном шкафу марки ШC - 80

превышает от 0,5 до 0,2 м2/г. Макропоры в процессе

СПУ. Исследование оптического поглощения в ИК -

адсорбции не заполняются, а выполняют роль

области спектра (4000-550 см-1) проводили с

транспортных

каналов

для доставки адсорбата

к

помощью ИК - Фурье

спектрометра Vertex 70

 

 

 

 

 

 

 

109

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]