Как отмечалось в предыдущей главе, торсионное излучение не несет энергетической компоненты, но в состоянии воздействовать на спиновую структуру вещества. Очевидно, наиболее легко упорядочение спиновой структуры может происходить, если вещество находится в жидкофазном состоянии. При затвердевании упорядоченная спиновая структура вещества сохраняется, что может привести к существенному изменению его физических и химических свойств. Можно ожидать, что в некоторых случаях этот процесс приведет к улучшению эксплуатационных характеристик материалов.
Рассмотрим в качестве конкретных примеров две перспективные торсионные технологии — квантово-вакуумную металлургию производства деталей из силумина и трубной стали. Стандартная технология литья силуминовых деталей в интересах авиакосмической промышленности, автомобилестроения и т.д. требует введения в материал легирующих присадок. Недостаток этой технологии состоит в высокой неоднородности распределения лигатуры в слитках, что приводит к высокому проценту брака в процессе производства.
|
|
Для гомогенизации структуры расплава силумина используется его обработка торсионным излучением. Соответствующая методология разработана А.А. Абрамовым, А.Е. Акимовым, Э.Н. Булатовым и прошла заводские испытания в Центральном научно-ис-
следовательском институте материалов (Санкт-Петербург) [1]. В процессе плавки на материал, находящийся в жидкофазном состоянии, воздействуют торсионным излучением в диапазоне от средних до высоких частот.
Улучшение микроструктуры материала в результате торсионного воздействия позволяет отказаться от использования легирующих присадок, значительно улучшить характеристики слитков и резко уменьшить их отбраковку. Исследование образцов, полученных по квантово-вакуумной технологии, показало, что существенно улучшились их основные эксплуатационные характеристики: прочность возросла в 1,2 раза, сопротивление удару — в 1,3 раза.
Полупромышленные испытания квантово-вакуумной технологии литья позволили установить два важных дополнительных преимущества. Во-первых, из-за возрастания в процессе торсионного облучения текучести расплава резко снижается процент брака при литье деталей сложной формы. Во-вторых, в среднем на 11% возрастает электропроводность силумина, что делает привлекательным его использование в электротехнике.
Вторая промышленная технология, на которой мы остановимся в качестве примера, — это производство трубной стали. Известно, что существующие технологии не позволяют устранить многие дефекты литья — микротрещины, низкую прочность, увеличить пластичность и коррозионную стойкость. Эти дефекты приводят к быстрому разрушению труб даже в благоприятных условиях эксплуатации.
|
|
Исследование воздействия на расплав металла торсионных излучений было проведено в 1989 г. в Институте проблем материаловедения (Киев) под руководством академика В.И. Трефилова. Генератор спин-торсионных излучений, использованный в этой серии опытов, был разработан и изготовлен в НИИ микроприборов (Киев). В проведении работы приняли участие В.П. Майборода (Киев), А.Е. Акимов (Москва) и др. Путем переплава меди высокой степени чистоты в электронагревной печи в атмосфере аргона были получены слитки, обработанные в процессе плавления торсионным излучением [79, 80].
Структура меди, обработанной торсионным излучением, отличается высокой микродисперсностью. Возросла также плотность внутренних границ, источников дислокации, что привело к увеличению пластичности слитков в 2-3 раза. Прочность слитков возросла в 1,2-1,3 раза, а коррозионная стойкость — в 2-3 раза.
В работе В. П. Сабурова, У.П. Туренко и др. (Омский технический университет) и А.Е. Акимова (Москва) выполнено исследование влияния торсионных полей на процессы полимеризации и кристаллизации жидких растворов [119]. На примере образования кристаллов NaCl из их водного раствора выявлены периодические структурные изменения этих процессов при воздействии торсионного излучения в диапазоне частот от 0,1 Гц до 1-2 МГц. После прекращения воздействия система сохраняет о нем «память» в течение длительных периодов — до 3 суток. Выявлен эффект передачи возбуждения от обработанных растворов к контрольным.
Используя результаты этих экспериментов, можно говорить о разработке новых промышленных технологий, создании новых материалов и об оптимизации технологических процессов, применяемых в настоящее время.
М.В. Курик (Институт физики, Киев) исследовал влияние торсионных излучений на электронные свойства p-i-n структур на основе кремния и гетероструктур CdTe/YaSe, а также на оптические и электронные свойства жидких кристаллов, легированных комплексами фталоцианитов [6]. Получены следующие результаты:
1. При исследовании p-i-n структур, разработанных в Институте ядерных исследований Украины для регистрации нейтронного потока, обнаружена зависимость их проводимости от модулированного торсионного излучения. Полученные результаты можно использовать для разработки на этой основе детектора торсионных излучений.
2. Обнаружен эффект «памяти» гетероструктур о действии торсионного излучения.
3. Обнаружен эффект торможения процессов упорядочения структуры жидких кристаллов.
4. При исследовании влияния торсионного излучения на этанол-водные растворы трет-бутил-дифтаноцианинов обнаружен эффект увеличения скорости осаждения молекул диспрозия и гольмия.
Под руководством Н.В. Ткача (Черновицкий университет, Украина) исследовано влияние торсионных излучений на релаксационные процессы в твердых растворах свинец — селен — теллур и ртуть — марганец — селен. Показано, что образцы, обработанные торсионным излучением, обладают увеличенным коэффициентом оптического поглощения; обнаружен эффект исчезновения при-
месной фотопроводимости. Спектры оптических и фотоэлектрических явлений для облученных образцов твердого раствора кадмий — ртуть — теллур отмечено изменение температуры Кюри, коэффициента Холла и магнитной восприимчивости.
Исследование влияния спин-торсионного воздействия на параметры полупроводниковых приборов было продолжено в Черновицком университете А.А. Ащеуловым, Ю.Г. Добровольским и В.А. Безуликом [11]. Установлено, что наиболее значительные изменения их параметров наблюдаются для тех кристаллических структур, которые отличаются нестабильностью энергетического состояния.
|
|
Исследовались серийные кремниевые фотодиоды, критерием воздействия служил обратный темновой ток. Уже в течение первых 10-15 воздействий величина тока уменьшалась до 40%, причем эти изменения сохранялись в течение месяца. Сходные результаты были получены для фотодиодов, на основе германия и анти-монида индия.
Анализ оптических свойств фильтров из CdSb и CdTe, обладающих высоким кристаллографическим совершенством, выявил отсутствие зависимости их свойств от спин-торсионного воздействия. Однако для образцов CdSb, характеризуемых наличием упругих локальных напряжений, установлено увеличение прозрачности на 35-40% и возрастание крутизны коротковолновой границы поглощения. Можно, таким образом, рассчитывать на улучшение параметров приборов и увеличение их надежности.